JP2018017089A - 水栓器具 - Google Patents

Abstract

【課題】流路切り替えの操作性が良く密閉機能に優れた水栓器具を提供する。【解決手段】水栓本体１１と、水栓本体１１に設けられ、液体が流通する孔部を有する弁座３と、水栓本体１１に設けられ、弁座３を開閉して液体の流通を許容する流通状態と、液体の流通を遮断する遮断状態とを切り替える弁体２と、弁体２の弁座３に対する密閉方向Ｚとは異なる操作方向Ｘに操作して弁体２を動作させる操作部材４と、操作部材４の操作により弁体２が操作方向Ｘに移動する際に、弁体２あるいは弁体２を支持する弁支持体４３に当接して、弁体２あるいは弁支持体４３を密閉方向Ｚに移動させるよう水栓本体１１に設けられた案内部５２と、を備えている。【選択図】図２

Description

水などの液体の流通を許容する流通状態と液体の流通を遮断する遮断状態とを切り替える弁体を備えた水栓器具に関する。

水栓器具としては、例えば水の流通状態を通常状態とシャワー状態とに切り替えたり、吐出する水を原水と浄水とに切り替えるものがある。水の流路を切り替えるには、水栓器具の内部に複数の流路を設けておき、切り替え操作に応じて所定の流路を選択する。その際に、夫々の流路どうしが連通しないように適所にシール部材が配置されている。

シール部材としてはゴムなどの弾性材が用いられる。例えば、二つの部材を相対回転させて夫々に設けた流路孔の位置を適宜組み合わせる構成において、異なる流路間で水が漏れないように二つの部材どうしの間にゴム製のシール部材が配置される。ただし、シール効果を得るためにはシール部材をある程度圧縮させる必要がある。そのため、二つの部材を相対回転させる際にはシール部材による摩擦力が生じ、切り替え操作が重くなるという不都合があった。

そこでこの不都合を改善するものとして、例えば弁体としてボール弁を用いた水栓器具がある（特開平８-２７５９００号公報：特許文献１）。

この水栓器具は通常水とシャワー水とを切り替えるものである。器具の内部には通常水路とシャワー水路とを構成する二つの孔部が設けられた弁座があり、一つのボール弁が何れか一方の孔部を遮断することで水路が切り替えられる。ボール弁はカップ状の弁支持体に収容され、弁支持体の天井部とボール弁との間に設けられた付勢バネによって常に孔部の側に付勢されている。弁支持体はボタン操作によって押し引きされ、ボール弁が二つの孔部を行き来する。

特開平８-２７５９００号公報

部材どうしの摩擦が問題とならないこのようなボール弁構造では操作力は軽減される。ただし、付勢バネの付勢力の大きさや、ボール弁と孔部のサイズによるボール弁の孔部への落ち込み深さの大小によっては切り替え操作力が大きなものとなる。

また、ボール弁が孔部に落ち込む際には一定の衝撃が生じる。この衝撃は操作ボタンに伝わり操作感の悪化の原因となる。

さらに、ボール弁が他方の孔部に移動する際には孔部の縁部を一旦乗り越える必要がある。特許文献１の弁座の材質は示されていないが、明細書中でシートパッキンと称されていることから弁座は弾性材で形成されていると思われる。この弁座がボール弁よりも摩耗し易いとすれば、ボール弁が弁座を乗り越える度に弁座の決まった位置が擦れ、水路の密閉度が損なわれるおそれがある。

このような問題を解決するためには、例えばボール弁の直径を大きくすることが考えられる。しかし、その場合、弁支持体が大きくなり、操作ボタンのストロークも伸ばさなければならず水栓器具そのものが大型化してしまう。また、ボール弁の球径が大きいと、開放されている孔部の近傍にボール弁が存在して流水の妨げとなり、必要な流水量が得られないおそれもある。

このような実情に鑑み、従来から、流路切り替えの操作性が良く密閉機能に優れた水栓器具が求められている。

（特徴構成）
本発明に係る水栓器具の特徴構成は、水栓本体と、前記水栓本体に設けられ、液体が流通する孔部を有する弁座と、前記水栓本体に設けられ、前記弁座を開閉して液体の流通を許容する流通状態と、液体の流通を遮断する遮断状態とを切り替える弁体と、前記弁体の前記弁座に対する密閉方向とは異なる操作方向に操作して前記弁体を動作させる操作部材と、前記操作部材の操作により前記弁体が前記操作方向に移動する際に、前記弁体あるいは前記弁体を支持する弁支持体に当接して、前記弁体あるいは前記弁支持体を前記密閉方向に移動させるよう前記水栓本体に設けられた案内部と、を備えた点にある。

（効果）
本構成のごとく、操作部材の操作により弁体を操作方向に移動させる際に、弁体あるいは弁体を支持する弁支持体に案内部が当接して弁体あるいは弁支持体を密閉方向に移動させることで、弁体が弁座に干渉するのを緩和し、あるいは、干渉をなくすことができる。

よって、液体の流通状態を切り替える際に、弁体と弁座との当接による衝撃が操作者に伝わり難くなり、操作感の良いものとなる。
また、弁座に対する弁体の当たりが軽減されるか解消するため、弁座あるいは弁体のうち干渉する部位の摩耗や損傷を防止することができ、流路切り替え機能の信頼性を高めることができる。

尚、ここで干渉を緩和するとは、例えば、弁体が案内部によって移動し、弁座に全く当接しなくなる場合や、当接はするものの案内部がない場合に比べて当接の衝撃が少なくなる場合も含む趣旨である。また、案内部によって弁支持体が移動する場合に、弁支持体と共に弁体が移動して弁体が弁座に当接しなくなる場合や、弁支持体は移動するが弁体の移動が少なく、弁体が弁座に当接する場合も含む。弁体が弁支持体に付勢支持されているような場合には、弁支持体が案内部によって移動することで、弁座に対する弁体の当接力が軽減する。よって、このような場合にも、操作感の向上や弁座の摩耗低減効果などを得ることができる。

（特徴構成）
本発明に係る水栓器具にあっては、前記操作部材が前記弁支持体に接続され、前記弁体が前記弁支持体に対して前記密閉方向に相対移動するよう前記弁体が前記弁支持体に支持されるものであって、前記案内部が前記弁体に当接するように構成することができる。

（効果）
本構成のように弁体と案内部とが当接するものであれば、弁体の動きは案内部によって直接に規定される。よって、弁座に対する弁体の移動軌跡を精度よく設定することができ、弁座に対する弁体の干渉を確実に軽減しあるいは防止することができる。

また、本構成のごとく、操作部材は弁支持体と接続され、この弁支持体と相対移動する弁体の動きを案内部によって規定することで、夫々別の動作を行う弁支持体の機構部と弁体の機構部とを分けて構成することができる。よって、これら機構部を構成する際の設計の自由度が高まる。

（特徴構成）
本発明に係る水栓器具にあっては、前記操作部材を前記操作方向に沿って往復移動するものとし、前記案内部を前記操作方向に沿って前記弁座を挟む両側に設けてもよい。

（効果）
本構成の操作部材は、弁体あるいは弁支持体を操作方向に沿って往復移動させるものである。その場合、弁体の移動経路が弁座の位置を挟む両側に亘る場合が考えられる。そこで本構成のごとく、弁座の両側に案内部を設けることで、弁体が弁座の位置を何れの方向に通過する際にも弁座に対する弁体の干渉を低減し、操作感や弁座の耐久性を向上させることができる。

（特徴構成）
本発明に係る水栓器具にあっては、前記弁体のうち前記弁座を密閉するシール部を前記弁体の一部にのみ形成することができる。

（効果）
本構成であれば、弁体のうち弁座に対するシール部以外の形状設定が自由になる。例えば、弁支持体に対する弁体の動作を円滑にするための弁体形状や、案内部と当接するのに都合の良い弁体形状、さらには、弁体の製造方法に応じた合理的な弁体形状などが選択でき、製造技術面或いはコスト面で有利な構造を得るための自由度が高まる。

（特徴構成）
本発明に係る水栓器具は以下の特徴構成を有する。
即ち、水栓本体と、前記水栓本体に設けられ、流体が流通する孔部を有する弁座と、前記水栓本体に設けられ、前記弁座を開閉して流体の流通を許容する流通状態と、流体の流通を遮断する遮断状態とを切り替える弁体と、前記弁体の前記弁座に対する密閉方向とは異なる操作方向に操作して前記弁体を動作させる操作部材と、前記操作部材の操作にもとづいて前記弁体に対して前記密閉方向に作用し、前記弁体が前記弁座を開閉する際に、前記弁体と前記弁座との前記操作方向に沿った干渉を低減する動弁機構と、を有する。

（効果）
本構成は、操作部材の操作により弁体を操作方向に移動させる際に、弁体と弁座との干渉を低減する機構を広く動弁機構と捉えるものである。
背景技術の欄で述べたように、従来この種の水栓器具における弁体としては、弁座に設けた複数の孔部の間を移動するボール弁があった。このような弁体に対して本構成の動弁機構は、例えば弁体が孔部を乗り越える際に弁体が孔部の縁部に一切当接しないものであっても良いし、弁体が縁部に当接するものの乗り越え力が小さくなるものであっても良い。即ち、動弁機構が弁体に対して密閉方向に何らかの作用を及ぼし、弁体と弁座との干渉を少なくすものであれば何れの構成であっても良い。

本構成であれば、弁体と弁座との当接の衝撃が緩和されるか解消され、水栓器具の操作感が良いものとなる。
また、弁座のうち弁体と干渉する部位の摩耗や損傷を防止することができ、流路切り替え機能の信頼性を高めることができる。

水栓器具の外観を示す斜視図 水栓器具の弁機構を示す斜視図 水栓器具の弁機構を示す斜視図 水栓器具の弁機構を示す平断面図 原水供給状態の弁機構を示す説明図 浄水供給状態の弁機構を示す説明図 弁体及び弁座の一実施形態を示す説明図 弁体及び弁座の一実施形態を示す説明図 ガイド部の一実施形態を示す説明図 ガイド部の一実施形態を示す説明図 弁体がボール弁である例を示す説明図 弁体及び弁座の一実施形態を示す説明図 弁体及び弁座の一実施形態を示す説明図 弁座の一実施形態の外観を示す説明図 弁体及び弁座の一実施形態と寸法を示す説明図 弁体の別実施形態を示す説明図

〔概要〕
本発明に係る水栓器具の一つの実施形態につき、図面を参照しながら説明する。
本発明の水栓器具１は、図１乃至図３に示すごとく、例えば水道水の流水路の途中に弁体２を設け、流水路を流通状態と遮断状態とに切り替えるものである。

この水栓器具１は、水栓器具１の本体を構成する水栓本体１１を備え、この水栓本体１１に、液体が流通する孔部３１を備えた弁座３と、この弁座３を開閉して液体の流通状態を切り替える弁体２とが備えられている。この弁体２の切り替えは、弁体２の弁座３に対する密閉方向Ｚとは異なる操作方向Ｘに操作する操作部材４によって行う。

本実施形態の水栓器具１では、弁座３に対する弁体２の干渉を低減し、弁体２の開閉動作を円滑にする動弁機構５を備えている。動弁機構５は、操作部材４の操作に伴って弁体２に作用し、弁体２が弁座３を開閉する際に、操作部材４の操作方向Ｘに沿う弁体２と弁座３との干渉を低減するものである。
以下、各部構成につき詳細に説明する。

〔水栓本体〕
水栓本体１１は、例えば水道水を流通遮断するレバーハンドル（図外）の基端部から延出して水道水の吐出部６１までを構成する部材である。全体は筒形形状を呈し、内部には、水道水を浄化する浄水カートリッジ６２や、吐出水をストレート水形やシャワー水形に切り替える水形切替機構６３などが設けられている。吐出部６１の中央部には直流吐出口６１ａが形成されており、その周囲には複数の孔を有するシャワー吐出口６１ｂが形成されている。水形切替機構６３の上流部に、流水としての原水と浄水とを切り替える動弁機構５や操作部材４などが設けられている。

〔操作部材〕
操作部材４は、図２及び図５に示す如く、弁体２の位置を移動させるための部材である。操作部材４としては、例えば、水栓本体１１の先端部に設けられたボタン４１と、このボタン４１に接続された中間部材４２、さらには中間部材４２が接続されたカップ状の弁支持体４３とを備えている。弁支持体４３は弁体２を包持している。中間部材４２にはいわゆる公知のロック式オルタネイトスイッチが設けられており、ボタン４１の操作によって弁支持体４３が押し引きされ、弁体２が遮断位置と流通位置とに選択的に固定される。

本実施形態の水栓器具１では、図３乃至図６に示したように、原水の流通と浄水の流通とを交互に切り替えるために弁体２及び弁座３を二組設けている。一つのボタン４１に対し、二つの中間部材４２が各弁体２を包持する弁支持体４３に夫々連結されている。二つの弁体２はボタン４１に近い位置とボタン４１から遠い位置との間で同時に切り替わる。これら二つの位置は、夫々の弁体において遮断位置あるいは流通位置である。

ボタン４１の操作はいわゆるプッシュ・プッシュ方式であり、ボタン４１が押されていない図４及び図５の状態では浄水用の弁体２が遮断状態（図５では上図）となり、原水用の弁体２が流通状態（図５では下図）となる。ボタン４１が押し込まれた図６の状態では夫々の弁体２において流通状態と遮断状態とが入れ替わり、浄水用の弁体２が流通状態（上図）となり、原水用の弁体２が遮断状態（下図）となる。

本実施形態では、原水用の弁体２が流通状態にあるとき（図４及び図５下図）、弁体２は弁座３の位置に対して操作方向Ｘにおいて浄水カートリッジ６２とは反対側に位置する。この構成であれば、原水の流量を確保し易くなる。つまり原水は、水栓本体１１の内面と浄水カートリッジ６２の外面とで挟まれた空間を流通し、図５下図に示したように二重管となった流路の外側流路１２から原水用の弁室１２ａに至る。ボタン４１が押し込まれていないとき、原水用の弁体２は弁座３に対してボタン４１の側で開弁位置にある。このように弁体２は流通流路の外側に退避するため原水を流通させる際の妨げにはならない。

一方、浄水は、浄水カートリッジ６２の内側の空間を流通し、図６上図に示したように、二重管となった流路の内側流路１３から浄水用の弁室１３ａに至る。浄水が弁座３の孔部３１を通過する際には、弁座３に対して弁体２が操作方向Ｘにおいて浄水カートリッジ６２の側に移動しているから、浄水の流れが妨げられるとも考えられる。しかし、浄水は、浄水カートリッジ６２を通過する際に既に大きな流通抵抗を受けているため、最大流通量であっても原水ほどの流通量はない。よって、実質的に弁体２が浄水流通の障害になることはない。

〔弁体及び弁座〕
弁体２が遮断位置と流通位置との間で切替わるとき、弁体２は、弁体２が遮断状態にあるときの弁座３に対する密閉方向Ｚと操作部材４が押し引きされる操作方向Ｘとの合成方向に動作する。

弁体２と弁座３の密閉度は、弁体２と弁座３との互いの当接力などによって決定される。弁体２及び弁座３の少なくとも何れか一方は、相手方に密着し易いように弾性材で構成するのが好ましい。弁座３の形状は、例えば図３に示すごとく環状である。

一方、弁体２の形状は、図２及び図５、図６、図１５に示すごとく例えば一種の傘状に構成する。弁体２は、筒状の弁本体２１と、この弁本体２１の端部にあって弁座３を密閉する弁部２２と、弁本体２１と弁部２２との間で径方向に突出形成されたフランジ部２３とを備えている。フランジ部２３は、図５乃至図７に示す如く、弁支持体４３との間に設けられた付勢バネ７の受け部となる。

図７に示したように、弁部２２の下面には、弁体側シール部として環状の凸部２４が設けられている。これにより弁体２と弁座３との密閉度が高められる。凸部２４は弁体２と一体の部材で構成しても良いし、予め別体の部材で形成したものを弁部２２に取り付ける構造であっても良い。

このように弁体２を傘状に構成し、その一部に弁部２２を設ける構造であれば、従来の球体で構成された弁体２などと比べて、弁体形成の自由度が得られる。つまり、密閉精度が求められる弁体側シール部を弁体２の一部にのみ構成すればよく、他の部位の形状を任意に設計することができる。よって、弁体構造や水栓器具１の全体構造がより合理的になり、製造工数や製造コストの削減も可能となる。

一方の弁座３には、弁座側シール部として単なる平面部３２が設けられている。このように弁座側シール部が平面であり、この平面部３２に上記弁部２２が当接する構造であれば、弁座３に対して弁体２を開閉する際に、弁座３の角に弁体２の一部が乗り上げるような事態が生じ難くなる。よって、弁座３の内部に弁部２２の一部が落ち込んで密閉される弁構造等に比べて、操作部材４の操作方向Ｘと異なる方向に弁体２を逃がす量が少なくなり、弁座３の摩耗や損傷を防止し易くなる。

本実施形態の弁座３は、図３に示すように、弁座側シール部を構成する円環状部３ａと、この円環状部３ａから径方向（円環における径方向）に突出する突出部３ｂを備える構成とし、その突出部３ｂを弁座３が嵌め込まれる水栓本体１１に設けられる溝部１５にはめ込む構成としている。弁座３は円環状部３ａのみで構成することもできるが、突出部３ｂを設けて溝部１５にはめ込む構成とすることにより、弁座３の水栓本体１１に対する保持性を高めることができる。図３に示す実施形態では、円環状部３ａから径方向外方に延在する第１突出部３ｂ１と、第１突出部３ｂ１につながって第１突出部３ｂ１の延在方向とは異なる方向、具体的には第１突出部３ｂ１の延在方向とは垂直な方向に延在する第２突出部３ｂ２を設け、両突出部を共に溝部１５にはめ込む構成としている。

弁部２２の形状については以下に列挙するものであっても良い。
例えば、図８に示したように、弁座３のうち弁部２２に対向する面に環状の凸部３３を形成し、弁部２２の下面を平面状の弁体側シール部とするものであっても良い。

また、弁部２２の下面を図１３及び図１５（ａ）に示したように緩い凸曲面２２ａに形成しても良い。本構成であれば、弁座３との線接触部分を容易に形成できる。つまり、シール部の形状として、図７や図８に示したような環状の局所的な凸部を形成する必要がなく、弁部２２の下面全体のうちの所定の位置がシール部を形成するから弁体２の形状が簡略化される。また、シール部の耐久性が向上する。この場合、従来のように全体が球形である弁体２を用いるものと比べて、一部の球面を形成するだけで良いから、弁座３の寸法に応じて任意の曲率を選択することができる。よって、弁体２や弁座３の材質や必要な密閉度を考慮して弁部２２の曲率半径Ｒ１と弁座３の孔径とを最適に設定することができる。これら寸法については後述する。

また、弁部２２の下面は、図１５（ｂ）に示すように、弁座３とは反対側に凹んだ凹曲面２２ｂを外周部に形成しても良い。この場合にも形状が単純であるため、弁座３との線接触部分を容易に形成することができる。尚、この形状の場合、弁部２２が弁座３の孔部３１に対して係合しつつ嵌まり込む状態になるためより完全な密閉効果が期待できる。ただし、遮断状態にある弁体２を流通状態に移行させるには、弁部２２が弁座３の角に強く干渉しないように、凹曲面２２ｂの曲率半径Ｒ２や弁座３の孔部３１の寸法、さらには、後述する案内部５２の傾斜角度などを適切に設定する必要がある。これら寸法については後述する。

弁部２２及び弁座３は適宜の材料を用いて形成可能である。双方を金属などの硬い材料で構成する場合には、遮断性能の信頼性が増す。また、環状の凸部及び面状のシール部のうち少なくとも一方をゴムなどの弾性材で構成することで、弁部２２と弁座３との密閉度を高めることができる。このような弾性材は、弁体２あるいは弁座３に対して２色成形などによって一体的に構成しても良いし、別部材として形成したものを弁体２あるいは弁座３に取り付けるものであっても良い。

〔動弁機構〕
本実施形態の水栓器具１では、操作部材４による弁体２の主な移動方向は、液体の流通遮断時における弁体２と弁座３との密閉方向Ｚとは異なる。動弁機構５は、このように弁体２を弁座３に対して別の操作方向Ｘに動かす際に弁体２と弁座３との干渉を少なくするものである。具体的には、弁体２が弁座３を密閉する直前あるいは離間する直後に、弁体２を密閉方向Ｚに沿って移動させる機構である。

動弁機構５は、例えば図２及び図５、図６に示すように、弁体２の側面に設けた凸状の被案内部５１と、この被案内部５１に当接して弁体２を摺動案内するよう水栓本体１１に設けられた案内部５２とで構成される。弁体２は、弁支持体４３に収納され、付勢バネ７によって弁座３の側に付勢されている。ボタン４１の操作によって弁支持体４３が図５及び図６の左右方向に押し引きされ、内部の弁体２がこれに従動する。

弁支持体４３は天井部を有する円筒状を呈しており、水栓本体１１に一体に設けられたケースガイド１４によって特に上下位置を規制されつつ操作方向Ｘに沿って直線的に往復移動する。また、弁支持体４３の底部には水栓本体１１のうち弁座３の近傍の面に案内され、弁支持体４３の上下位置を下方で規制する脚部４４が設けられている。弁支持体４３の側面には弁体２の被案内部５１をスライド案内するスリット４３ａが設けられている。スライド案内の方向は弁体２と弁座３との密閉方向Ｚである。スリット４３ａは、径方向に沿って反対側に二箇所設けられている。また、弁本体２１の筒状の外周面も、弁支持体４３の内側に設けられた円筒面４３ｂによってガイドされる。これらの構成により、弁体２は弁支持体４３に対して回転不能に弁体２の密閉方向Ｚに沿って往復移動する。

案内部５２は、弁座３とは別に水栓本体１１に設けられる。案内部５２は、図３に示すように一つの弁体２に対してボタン４１の操作方向Ｘに沿って平行に一対設けられている。案内部５２は操作方向Ｘに対して傾斜した領域と平行な領域とで構成される。このうち傾斜領域５２ａはボタン４１操作に伴って弁体２が密閉方向Ｚに沿ってシフト移動する領域である。一方、平行領域５２ｂは弁体２が弁座３に当接する位置に対応し、弁体２がこの位置にあるとき被案内部５１と平行領域５２ｂとは原則として非接触となる。

この非接触の状態は、弁体２が遮断状態となる限りにおいて被案内部５１と案内部５２との隙間は小さいほど好ましい。隙間が存在すれば、弁体２と弁座３とは確実に当接できる。一方、隙間が小さいほど、弁体２がボタン４１によって操作方向Ｘに移動したときに弁体２が直ぐに持ち上げられ、弁座３との干渉が避け易くなる。尚、平行領域５２ｂは原則として被案内部５１が当接しない部位であるから敢えて設けなくても良い。

傾斜領域５２ａは、図９に示すごとく、平行領域５２ｂを挟んで両側に形成することもできる。これは、例えば操作部材４としてプッシュ・プッシュ方式のオルタネイトスイッチを用いる場合、ボタン４１の操作に応じて弁体２が弁座３の位置を通り過ぎるからである。例えば図９は遮断状態であるが、この状態から弁体２を流通状態に移行させるにはボタン４１及び中間部材４２を一旦押し込む。オルタネイトスイッチの構造上、この押し込みによって弁体２は図中の右側に少しだけ移動する。このとき、弁座３の右側に傾斜領域５２ａを設けていなければ、弁体側シール部は弁座３の上面を擦ることになる。ボタン４１の押し込みを解除すると、中間部材４２の後退に従って弁体２も弁座３の側に後退し、再び遮断状態となる。中間部材４２はさらにボタン４１の側に引かれ、弁体２の被案内部５１はボタン４１の側に形成された案内部５２に沿って持ち上げられる。

そこで、図９乃至図１３に示したように、弁座３の中央に対して両側に傾斜領域５２ａを設けておく。これにより、操作部材４の構造に応じて弁体２が弁座３の位置を何れの方向に通過する際にも弁座３に対する弁体２の干渉を減らすことができ、ボタン４１の操作感や弁座３の耐久性を向上させることができる。

以上のごとく、案内部５２によって弁体２を密閉方向Ｚに沿ってシフトさせることで、弁体２の開閉時における弁体２と弁座３との干渉が大幅に低減される。よって、ボタン４１の操作感が良質なものとなるうえ、弁座３の特定の部位が摩耗したり変形したりする不都合がなくなり、弁体２のシール機能が長期に亘って維持されるようになる。

尚、傾斜領域５２ａの形状は種々選択が可能である。
例えば、図６乃至図９に示したごとく直線状にすることで、ボタン４１を操作した際の被案内部５１と案内部５２との摩擦力がほぼ一定となり、操作感が安定したものとなる。

また、傾斜領域５２ａの形状としては、図１０に示す如く弁体２の密閉方向Ｚに向けて凹状に構成しても良い。この場合、流通状態にある弁体２を閉じる場合には、弁体２を押圧する付勢バネ７の力によって被案内部５１が傾斜領域５２ａを下り易くなる。よって、ボタン４１の押し込み操作が加勢されて操作が楽になる。一方、遮断状態にある弁体２を開く場合に、被案内部５１は付勢バネ７の力に抗って傾斜領域５２ａを登る必要がある。しかし、弁座３に近い側の案内部５２の傾斜角度はボタン４１の操作方向Ｘに近いから、この場合にも操作開始時の操作力は軽減される。

また、図９に示したごとく傾斜領域５２ａの形状として、傾斜領域５２ａの下端側つまり弁体２が弁座３を密閉する位置の近傍では、急に段落ちする形状としても良い。例えば弁座３に対する弁体２の押圧力を確実に得ようとすると、遮断状態にある弁体２の被案内部５１と案内部５２との隙間は大きい方が良い。しかし、この隙間が大きいと、弁体２が持ち上がるまでに弁体２を操作方向Ｘに移動する距離が大きくなって弁体２と弁座３の摩擦量が増大する。

よって、図９のごとく段部５２ｃを設けることで、弁体２が弁座３の位置に到達した際に弁体２を弁座３の側に落とすことができる。これにより、弁体２と弁座３との摩擦が軽減される。ただし、段部５２ｃの高さが過大となれば、操作部材４の操作時に弁体２が弁座３に当たる衝撃感が大きくなり、遮断状態の弁体２を傾斜領域５２ａまで引き上げる力が大きくなって、操作感が悪化する。よって、段部５２ｃの高さは必要最小限に設定するのが好ましい。

尚、図示は省略するが、被案内部５１と案内部５２との摩擦を減らすために、被案内部５１にローラーやボールなどの回転部材を設けても良い。また、案内部５２あるいは被案内部５１に摩擦係数の低い部材を取り付けておいても良い。
〔実施例〕

〔弁体及び弁座の寸法〕
図１５（ａ）に示したように、弁部２２の下面を凸曲面２２ａにする場合、弁座３との密着度や両部材の耐久性、さらには操作感などを勘案して両者のサイズを適切に設定する必要がある。例えば、凸曲面２２ａの曲率半径Ｒ１と、弁座３の開口の半径ｒとの比であるＲ１／ｒの値は、５〜１６が良い。５未満となると、開口の縁部の磨滅・損傷・劣化が生じ易くなる。よって、８以上、特に１０以上が良い。

このような数値を採る中で、凸曲面２２ａの曲率半径Ｒ１は、２０ｍｍ以上、さらに２５ｍｍ以上、特に３０ｍｍ以上が良い。

一方、弁座３の開口については、密閉性を高めるためには円形とするのが良い。その半径ｒは２ｍｍ〜１５ｍｍが良い。２ｍｍ未満となると流量が小さくなる。よってさらに好ましくは３ｍｍ以上、特に５ｍｍ以上が良い。また、１５ｍｍを超えると水栓装置が大型化するので、１２ｍｍ以下、特に８ｍｍ以下が好ましい。

また、図１５（ｂ）に示すように、弁部２２の下面外周に弁座３とは反対側に凹んだ凹曲面２２ｂを形成する場合には、凹曲面２２ｂの曲率半径Ｒ２は２ｍｍ以上とするのが良い。２ｍｍ未満であれば、弁体２の横移動時に凹曲面２２ｂの外周部が弁座３の角部と干渉して横移動が円滑に行われず、弁部２２や弁座３のシール部及びその周辺が磨滅・変形し易くなる。よって、曲率半径Ｒ２は５ｍｍ以上、特に１０ｍｍ以上が好ましい。

〔弁体及び弁座の材質〕
弁体２や弁座３として弾性や耐摩耗性を有する材料を用いる場合、例えば以下のような材料選択が可能である。

例えば、ＰＯＭ、ナイロン、テフロンが好適であり、夫々、以下の特徴を有する。

ＰＯＭ（ポリアセタール）は、結晶部と非晶部が混在し、機械的強度に優れるうえ、耐摩耗性、摺動性に優れている。また、寸法安定性も良い。連続使用温度は、ホモポリマーが約８５℃であり、コポリマーが約１０５℃で短時間なら約１５０℃での使用が可能である。さらに、吸水性が小さく、耐溶剤性に優れる。

ＰＡ６（６ナイロン）は、結晶性が高く耐薬品性に優れる。例えば、ガソリン・オイル等の有機溶剤に対して優れた耐性がある。アミド基の水素結合を有するため、広い温度域で引っ張り強さに優れ、耐衝撃性、柔軟性に優れている。ガラス繊維などによる強化が可能であり、機械的強度の向上や熱変形温度の向上を図ることができる。食品衛生性もよい。

ＰＡ６６（６６ナイロン）は、ポリアミド系樹脂の中では結晶化度が高く、物性のバランスがとれたエンプラでもあり、ナイロン６と比較すると、耐熱性、機械的強度においてより優れた値を示す。機械的強度のバランスが良く、ナイロン系樹脂（ポリアミド系樹脂）の中では、最も優れた機械的強度を有する。ガソリン・オイル等の有機溶剤に対しても耐性があるなど、耐薬品性に優れている。充填剤により強化可能であり、ガラス繊維などを充填して、機械的強度・剛性・熱変形温度などを大きく向上させることができる。食品衛生性もよい。

テフロン（ポリテトラフルオロエチレン, PTFE）は、テトラフルオロエチレンの重合体で、フッ素原子と炭素原子のみからなるフッ素樹脂（フッ化炭素樹脂）である。テフロン(Teflon)の商品名で知られる。化学的に安定で耐熱性、耐薬品性に優れ、強い腐食性をもつフッ化水素酸にも溶解しない。また、摩擦係数が非常に小さい。一般には加熱によって熱流動を起こさず、通常の樹脂のように溶解成形を行うことができないが、溶解成形が可能なフッ素系樹脂として、類縁有機フッ素化合物の共重合体や有機フッ素塩素化合物の重合体が開発されている。

以上の材料の中では、寸法安定性、機械的強度、摺動性を総合的にみて、ＰＯＭが好適である。

その他の材料としては、真鍮やステンレス鋼など表面の仕上げを良くすることで耐食性に優れた部品を得ることができる。鉄等においてもメッキ処理等を施すことにより耐食性を高めることができる。また、成形加工性の良い熱可塑性樹脂であってもよい。エラストマーはシール部などに用いることができる。弁体２の案内部５２など、強度が高く摺動性の良い部位に用いる樹脂としてはＡＢＳ／ＰＰＳ／ＰＣ／ＰＭＭＡ／ＰＥＥＫ等が好適である。

また、特に弁座用に好適な材料としては以下のものがある。
ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコンゴム、エラストマー（オレフィン系）、ＥＰＤＭ、ＮＢＲを基材とする架橋ゴム、フッ素ゴム (フッ化ビニリデンとヘキサフルオルプロピレンの共重合体)、シリコンゴム（シリコーンを主成分とする合成樹脂）、ソフトセグメントとハードセグメンとからなるエラストマーなどが使用可能である。

その中でもＥＰＤＭは耐塩素性が高くＮＢＲ程ではないが安価である。ＮＢＲは、耐塩素性が低い場合が多いが、製品毎の要求を満たす範囲において使用可能である。フッ素ゴムは耐熱性が高い。シリコンゴムは耐熱性が高い。エラストマーは、熱可塑性エラストマーの場合は成形性に優れるが、一般に圧縮永久歪が大きいため、使用する場合は圧縮永久歪の小さいスチレン系を用いるのがよい。これらの中でも、特に耐塩素性が高く、市場での実績も高いＥＰＤＭが好ましい。

弁体２を弁座３の側に押し付ける付勢バネ７としては、金属スプリング（金属バネ）、樹脂スプリング（樹脂バネ）などのスプリング（バネ）や、架橋ゴムやエラストマー（ハードセグメントとソフトセグメントからなる熱可塑性エラストマーや熱硬化性エラストマー）などからなる成形物を用いることができる。特には、軽量性の確保や、十分な付勢力の確保、付勢力経時変化の少なさ等を総合的に鑑みて、金属スプリング（金属バネ）を用いるのが好ましい。
〔別実施形態〕

弁体２としては、図１１に示すように、例えば金属製等のボール弁２ａを用い、弁座３に設けた孔部３１に落ち込む構成であっても良い。この場合、ボール弁２ａのうちシール部とは異なる位置を案内部５２に当接させてボール弁２ａを持ち上げる構成とすることは、特に小さなボール弁２ａでは弁座３と案内部５２との位置が極めて近づくなど困難である。よって、ボール弁２ａは筒部材４５の内部に収容し、この筒部材４５が弁支持体４３の内部で密閉方向Ｚに往復移動できる構成にしておく。

ボール弁２ａは筒部材４５の内部で密閉方向Ｚに沿って往復移動可能である。筒部材４５の一方側の開口部４５ａには、ボール弁２ａの外径よりも小さい内径の爪部４５ｂを設け、ボール弁２ａの一部が弁座３の側に突出できる構成にしておく。これにより、ボール弁２ａは筒部材４５から弁座３の側に脱落することなく弁座３と当接可能となる。爪部４５ｂは開口部４５ａの全周に亘って設けても良いし、周方向に沿って散点的に設けても良い。

筒部材４５は弁支持体４３の円筒面４３ｅによって密閉方向Ｚに案内される。ボール弁２ａと弁支持体４３の天井部４３ｄとの間には付勢バネ７が配置され、ボール弁２ａは常に弁座３の側に押圧される。筒部材４５の外周面には被案内部５１が一体形成してあり、筒部材４５は弁支持体４３の壁部に設けたスリット４３ａに沿って密閉方向Ｚに往復移動可能である。弁支持体４３の上面はケースガイド１４に対向しており、弁支持体４３は操作方向Ｘに沿って往復移動可能である。

本構成により、操作部材４及び中間部材４２が操作されたとき、弁支持体４３が操作方向Ｘに沿って移動し、筒部材４５に設けた被案内部５１が案内部５２の上を摺動することで、筒部材４５は弁支持体４３に対して密閉方向Ｚに沿って往復移動する。

ボール弁２ａが図１１の密閉状態にあるとき、筒部材４５はボール弁２ａからやや下方に離れている。これにより、ボール弁２ａは弁座３に対して密着することができる。尚、筒部材４５はこの状態で密閉方向Ｚに沿って僅かにガタつくが、その動作範囲は僅かであるから実用上問題となるような振動や音は生じない。この状態から弁支持体４３及び筒部材４５が操作方向Ｘに引かれると、被案内部５１が傾斜領域５２ａに乗り上がり爪部４５ｂがボール弁２ａに当接してボール弁２ａを持ち上げ始める。筒部材４５によって操作方向Ｘに移動を強いられたボール弁２ａは、爪部４５ｂによって持ち上げられるものでも良いし、弁座３に直に乗り上げて持ち上げられるものでも良い。前者の場合、ボール弁２ａと弁座３との干渉が生じず、操作部材４の操作振動や異音は生じない。また、後者の場合であっても、ボール弁２ａと弁座３との当接による衝撃が緩和され、操作感が良くなると共に弁座３の耐久性が増す。

このように筒部材４５の内部に弁体２を設ける構成において、ボール弁２ａでない弁体２を用いることが可能である。例えば図１２は、図９に示したのとほぼ同じ形状の弁体２を用いる例である。弁体２は筒部材４５の内部に収容される。弁体２の弁本体２１は弁支持体４３の内側の円筒面４３ｂによって密閉方向Ｚに案内される。また、筒部材４５が、弁支持体４３のうち前記円筒面４３ｂのさらに外側の円筒面４３ｅに案内されて密閉方向Ｚに往復移動可能である。これにより、弁体２は筒部材４５に収容されつつ弁支持体４３に対して密閉方向Ｚに往復移動する。

筒部材４５の一方側の開口部４５ａには、弁体２のフランジ部２３の外径よりも小さい内径の爪部４５ｂを設け、弁部２２が弁座３の側に突出できる構成にしておく。これにより、弁体２は筒部材４５から弁座３の側に脱落することなく弁座３と当接可能となる。爪部４５ｂは開口部４５ａの全周に亘って設けても良いし、周方向に沿って散点的に設けても良い。

フランジ部２３と弁支持体４３の天井部４３ｄとの間には付勢バネ７が配置され、弁体２は常に弁座３の側に押圧される。筒部材４５の外周面には被案内部５１が一体形成してあり、筒部材４５は弁支持体４３の壁部に設けたスリット４３ａに沿って密閉方向Ｚに沿って往復移動可能である。弁支持体４３の上面はケースガイド１４に対向しており、弁支持体４３は操作方向Ｘに沿って往復移動可能である。

本構成により、操作部材４及び中間部材４２が操作されたとき、弁支持体４３が操作方向Ｘに沿って移動し、筒部材４５に設けた被案内部５１が案内部５２の上を摺動することで、筒部材４５は弁支持体４３に対して密閉方向Ｚに沿って往復移動する。

弁体２が図１２の密閉状態にあるとき、筒部材４５は弁体２からやや下方に離れている。これにより、弁体２は弁座３に対して密に当接することができる。尚、筒部材４５はこの状態で密閉方向Ｚに沿って僅かにガタつくが、その動作範囲は僅かであるから実用上問題となるような振動や音は生じない。この状態から弁支持体４３及び筒部材４５が操作方向Ｘに引かれると、被案内部５１が傾斜領域５２ａに乗り上がり爪部４５ｂが弁体２に当接して弁体２を持ち上げ始める。筒部材４５によって操作方向Ｘに移動を強いられた弁体２は、爪部４５ｂによって持ち上げられる。

本構成の場合、弁体２には先の実施形態のように被案内部５１が形成されておらず、外形が単に筒状の弁体２は筒部材４５の内部で密閉方向Ｚに沿う軸芯８の周りで回転自在となる。よって、特に弁部２２として弾性材による凸部２４を設けてある場合等には、凸部２４の特定の部位だけが摩耗することがなく弁体２の耐久性を高めることができる。

弁体の構成としては、図１５（ａ）に、弁部２２の下面全体を凸曲面２２ａとする例を示した。この場合、さらに図１６（ａ）に示すように弁部２２の下面のうちで弁座３のシール部と当接する部分のみを上記の曲率半径Ｒ１を有する凸曲面２２ａとしてもよい。即ち、凸曲面２２ａを環状に形成し、その内部には凹部２２ｃを設ける。この凹部２２ｃの形状は任意であり、例えば天井面を平面に構成することができる。本構成であれば、凹部２２ｃの部分が弁座３のシール部と当接することがなく、弁部２２の弁座３に対する干渉をさらに低減することができる。また、凹部２２ｃによって弁体２が軽量化され、弁体２の移動が機敏になる。

また、図１５（ｂ）に示したように弁部２２の下面に凹曲面２２ｂを構成する場合には、さらに、図１６（ｂ）に示すように弁部２２の下面のうちで弁座３のシール部と当接する部分のみを曲率半径Ｒ２を有する環状の凹曲面２２ｂとしてもよい。この場合にも、凹曲面２２ｂの内側には任意形状の凹部２２ｃを設けることができる。この凹部２２ｃも、例えば図１６（ｂ）に示すような平面形状の天井面とすることができる。本構成であれば、凹部２２ｃの部分は弁座３のシール部と当接せず、弁部２２の弁座３に対する干渉がさらに低減される。また、凹部２２ｃによって弁体２が軽量化され、弁体２の移動が機敏になる。

案内部５２としては傾斜領域５２ａの下端部に段部５２ｃを設けておくとよい。段部５２ｃにより、弁体２の開弁に際して弁支持体４３を素早く持ち上げることができる。このとき、弁支持体４３と共にボール弁２ａが素早く持ち上げられるものであっても良いし、弁支持体４３の持ち上げにやや遅れてボール弁２ａが持ち上げられるものであっても良い。後者の場合、ボール弁２ａの横移動に際してボール弁２ａは弁座３の一部に干渉する。しかし弁支持体４３が持ち上げられることで、付勢バネ７の圧縮力が緩和され、弁座３に対するボール弁２ａの押圧力が小さくなる。よって、弁座３に及ぼす摩耗や変形が緩和される。このように、弁体２と弁座３とが操作部材４の操作方向Ｘに沿って明らかに干渉するものであっても、弁体２が弁座３に及ぼす力が少なくなる機構を備えるものは本発明の技術思想に含まれる。

なお、弁体２をボール弁２ａとした場合には、本発明の適用により〔０００８〕及び〔０００９〕に記載した、弁体２と弁座３との当接による衝撃や、弁座３などが摩耗するといった課題は軽減されるものの、これらの課題が完全に解決されるものではない。ボール弁２ａを用いる場合には、弁体２の形状が幾分かの転がり移動を期待するものであるため、弁体２と弁座３との衝撃が完全に解消されるとは限らない。

これに対し、本実施形態のうち、特に、弁体２のうち弁座３を密閉する弁部２５を弁体２の一部にのみ形成して転がり移動が予定されない形状に弁体２を形成し、弁体２の姿勢を維持したまま弁体２を操作方向Ｘと密閉方向Ｚとの双方に移動させる案内部５２を備えるものは、一見すると上記ボール弁２ａに比べて衝撃や摩耗に係る課題の解決がより困難である。しかし、弁座３とは異なる位置であって水栓本体１１に案内部５２を設けることで、上記課題の解決が困難な弁形状であっても使用感及び耐久性に優れた水栓器具を提供できる。例えば、シール部を構成する弁部２２と、弁体２を密閉方向Ｚに移動可能に支える弁本体２１とを区別して構成することで姿勢変化を生じない弁体２の構成が容易となる。また、弁体２を密閉方向Ｚに沿って弁座３の側に押し付ける付勢力を受けるフランジ部２３を備えるものであれば、流路遮断時の密閉効果がさらに向上する。

図示は省略するが、動弁機構５としては、摺動式の案内部５２ではなく、弁体２あるいは弁支持体４３にリンク機構の腕部材を連結しておき、これを操作部材４により動かして弁体２などを持ち上げるものであっても良い。

弁体２と弁座３とのシール部は線接触する構成に限られない。
図１３及び図１４に示す如く、弁座側シール部の一部については弁体２と面接触する構造であっても良い。例えば弁部２２の下面が緩い凸曲面２２ａの場合、弁部２２が弁座３に密着する状態では、弁部２２の下面中央部が弁座３の孔部３１に落ち込んだ状態となる。この状態からボタン４１の操作によって弁体２を横移動させる場合、弁体側シール部と弁座側シール部との共通接線の方向に沿って弁部２２を移動させることができれば弁座３と干渉しなくなる。

ただし、この場合、遮断状態にある弁体２と弁座３とは互いに押圧力を及ぼさず、単に近接しているだけの状態となる場合もある。そこで、図１４に示す如く、環状の弁座側シール部のうちボタン４１の操作方向Ｘに沿った径方向位置については、シール部の形状をエッジ状ではなく面状として対向面積を大きくする。例えば、弁部２２の凸曲面２２ａが球面であれば、弁座側シール部は、内側に円形の縁部を有しその周囲に楕円形の輪郭を有する第１座面３４が形成される。

第１座面３４のうちボタン４１の操作方向Ｘに沿った両端部では径方向の幅が広くなる。この部分は、弁体２が操作方向Ｘに沿って移動し易いように、弁部２２と弁座３との当たりが弱くなるか接触しないように構成される。この両端部の傾斜方向は案内部５２の傾斜方向と平行にする。

一方、上記両端部どうしの中間の部位では第１座面３４の幅は狭くなる。ここでは弁部２２と弁座３とが所定の圧力で当接するよう、双方の単位面積あたりの当接力を高めておくとよい。そのために、第１座面３４に隣接し弁座３の平面部３２に繋がる第２座面３５は弁部２２に当接しないように傾斜を緩めておく。

尚、第２座面３５についても、弁部２２に対する当接力は期待せず、弁部２２への対向面積を増して密閉効果を高めたい場合には、第１座面３４と連続した一つの球面にすることができる。この場合、流体の特性に応じて流体が漏れない程度に両者の当接力や隙間を設定するとよい。

上記実施形態では弁体２を付勢する付勢バネ７を設けたが、これは省略可能である。
例えば水栓器具１が台所に固定された給水栓である場合には、弁体２の垂直方向の姿勢は変化しない。よって、付勢バネ７を用いる代わりに、弁体２の重量を付加しておくなど別の手法を用いて弁体２を弁座３に押し付けることができる。

図示は省略するが、操作部材としては、上記実施形態のごとく往復移動式ではなく、回転式に構成しても良い。例えば、吐出部６１の中心軸の回りに回動できる操作部材を設けておき、二つの弁体は、特定の円弧に沿って往復移動する構成にすることもできる。

本発明の水栓器具は、台所の給水栓や、浴室用の給水栓、あるいはその他工業設備用の給水栓など、流水の形態や流水の種類を切り替えるものに広く適用可能である。

１ 水栓器具
１１ 水栓本体
２ 弁体
３ 弁座
３１ 孔部
４ 操作部材
５ 動弁機構
５２ 案内部
Ｘ 操作方向
Ｚ 密閉方向

Claims (5)

1. 水栓本体と、
   前記水栓本体に設けられ、液体が流通する孔部を有する弁座と、
   前記水栓本体に設けられ、前記弁座を開閉して液体の流通を許容する流通状態と、液体の流通を遮断する遮断状態とを切り替える弁体と、
   前記弁体の前記弁座に対する密閉方向とは異なる操作方向に操作して前記弁体を動作させる操作部材と、
   前記操作部材の操作により前記弁体が前記操作方向に移動する際に、前記弁体あるいは前記弁体を支持する弁支持体に当接して、前記弁体あるいは前記弁支持体を前記密閉方向に移動させるよう前記水栓本体に設けられた案内部と、
   を備えている水栓器具。
2. 前記操作部材が前記弁支持体に接続されると共に、
   前記弁体が前記弁支持体に対して前記密閉方向に相対移動するよう前記弁体が前記弁支持体に支持され、
   前記案内部が前記弁体に当接するように構成されている請求項１に記載の水栓器具。
3. 前記操作部材は前記操作方向に沿って往復移動するものであり、
   前記案内部が前記操作方向に沿って前記弁座を挟む両側に設けられている請求項１又は２に記載の水栓器具。
4. 前記弁体のうち前記弁座を密閉するシール部が前記弁体の一部にのみ形成されている請求項１から３の何れか一項に記載の水栓器具。
5. 水栓本体と、
   前記水栓本体に設けられ、流体が流通する孔部を有する弁座と、
   前記水栓本体に設けられ、前記弁座を開閉して流体の流通を許容する流通状態と、流体の流通を遮断する遮断状態とを切り替える弁体と、
   前記弁体の前記弁座に対する密閉方向とは異なる操作方向に操作して前記弁体を動作させる操作部材と、
   前記操作部材の操作にもとづいて前記弁体に対して前記密閉方向に作用し、前記弁体が前記弁座を開閉する際に、前記弁体と前記弁座との前記操作方向に沿った干渉を低減する動弁機構と、
   を備えた水栓器具。

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