(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水流入口、湯流入口および混合水流出口を有する弁体と、湯水用弁孔および混合水流出孔を有する弁体を相互に摺動可能に重合配置し、前記弁体の移動変移により流路の開閉を行う湯水混合栓において、
前記弁体のいずれか一方の弁体は、少なくとも摺接面が、多孔質炭化珪素焼結体の空孔内表面に撥水剤層を有し、かつ、平均気孔径が５μｍ以下の複合体からなるものであり、他方の弁体は、少なくとも摺接面が、緻密質セラミック焼結体からなるものであることを特徴とする湯水混合栓。
【請求項２】
前記複合体は、気孔率が５〜２０％のものである請求項１記載の湯水混合栓。
【請求項３】
前記撥水剤は、水との濡れ角が９０度以上のものである請求項１記載の湯水混合栓。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、湯と水とを適宜混合することができる湯水混合栓に関し、更に詳しくは、湯と水との混合、流路の開閉を長期間にわたって円滑に行うことができる湯水混合栓に関する。
【０００２】
【従来の技術】
湯水混合栓は、日常生活上、台所、洗面所等において湯と水とを任意の比率に混合して使用に適した温度の水を供給する装置として汎用されている。このような湯水混合栓は、本体内に収納した固定弁体と可動弁体とを、操作レバーの操作によって摺接した状態で相対移動させることにより流路の開閉を行い、本体内の湯水混合室内で湯と水とを任意の比率で混合するように構成されている。
【０００３】
このような湯水混合栓としては、固定弁体と移動弁体とが常に摺接した状態であっても、操作レバーによる操作は軽く行うことができ、この軽さを長期間保つことができ、２つの弁体間の密着性が変化せず、長期の使用によっても湯水の漏れがないものが要求されている。
更に、湯水混合栓のメンテナンスが容易で、できれば全く不要であり、かつ、製造が簡単であることも要求されている。
【０００４】
従来提案されてきた湯水混合栓としては、２つの弁体間の耐磨耗性を上げる必要性を考慮して、２つの弁体を金属、酸化アルミニウム（アルミナ）焼結体等の比較的硬い材料よって稠密状態に形成したもの等が多かった。
しかし、このようにすると、２つの弁体の耐磨耗性は向上するが、２つの弁体の間の摺動は円滑にはならず、湯水混合栓の操作レバーにかかる摺動荷重（摺動トルク）が初期において相当大きくなる。これを補って、この摺動を円滑に行うため、２つの弁体間の摺接面にグリース等の潤滑剤を塗布すること等が行われてきた。
【０００５】
特公平４−５６９０８号公報には、固定弁体および可動弁体のうち少なくとも一方が、少なくとも摺接面部分において、三次元網目構造の開放気孔を有するセラミック多孔質体の開放気孔中にフッ素系オイル又はシリコーン系オイルから選択される少なくとも１種の潤滑剤を含浸してなるものにより構成される湯水混合栓用弁体が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この湯水混合栓用弁体は、潤滑剤としてオイルを含浸させたものを使用するので、長期間の使用により、潤滑剤としてのオイルが流出してしまった場合や、湯水の温度によって潤滑剤の粘度が変化したような場合に、レバー操作にかかる摺動トルクが変化したり、止水性能が劣化したりする等の欠点があった。
【０００７】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、長期間使用しても固定弁体と可動弁体との摺動特性が変化せず、高温の湯水を使用することができ、しかも、湯水の温度差によって摺動トルクが変化することがない湯水混合栓を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、水流入口、湯流入口および混合水流出口を有する弁体と、湯水用弁孔および混合水流出孔を有する弁体を相互に摺動可能に重合配置し、前記弁体の移動変移により流路の開閉を行う湯水混合栓において、前記弁体のいずれか一方の弁体は、少なくとも摺接面が、多孔質炭化珪素焼結体の空孔内表面に撥水剤層を有し、かつ、平均気孔径が５μｍ以下の複合体からなるものであり、他方の弁体は、少なくとも摺接面が、緻密質セラミック焼結体からなるものであるところにある。
【０００９】
本発明の湯水混合栓は、上述の如き構成とすることにより、空孔内面の撥水剤層が湯水に溶出したりすることがなく、長期間使用しても固定弁体と可動弁体との摺動特性が劣化せず、高温の湯水を使用することができ、しかも、湯水の温度差によって摺動トルクが変化することがなく、極めて優れている。
その理由は、前記弁体のいずれか一方の弁体として多孔質炭化珪素焼結体の空孔内表面に撥水剤層を有し、かつ、平均気孔径が５μｍ以下の複合体を使用することにより、実際の使用に際して、摺接面付近に存在する若干の湯水の空孔内への侵入が撥水剤層の働きにより抑制された状態で存在する結果、弁体の密着が抑制されるとともに、この摺接面付近に存在する若干の湯水が潤滑剤としての働きをするためと考えられる。
前記複合体の平均気孔径が５μｍ以下であることが必要な理由は、平均気孔径が５μｍより大きいと空孔内に撥水剤層を有していても空孔の内部への湯や水の侵入を抑制することが困難であるからであり、特には１〜２μｍの範囲であることが好ましい。
前記弁体の摺接面に使用される複合体は、２ｍｍ以上の厚さを有するものであることが有利である。
【００１０】
前記複合体は、気孔率が５〜２０％のものであることが好ましい。
その理由は、前記複合体の気孔率が５％より低いと内表面に撥水剤層が形成された空孔が少なくなるため、実質的に弁体の密着を抑制する作用が不充分であり、一方２０％より高いと複合体自体の強度が低く、耐久性に劣るからである。
【００１１】
前記撥水剤は、水との濡れ角が９０度以上のものであることが好ましい。
その理由は、撥水剤の水との濡れ角が９０度より小さいと、空孔の内部への湯や水の侵入を抑制することが困難で、弁体が密着しやすく、レバー操作にかかる荷重が大きくなるからである。前記撥水剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリトリフルオロエチレン等を使用することができる。
【００１２】
前記多孔質炭化珪素焼結体は、炭化珪素粉末を任意の形状の成形体に成形し、この成形体中に存在する気孔を閉塞させることなく結合させることにより製造することができる。
得られた焼結体は、弁体所定の形状に加工される。
なお、本発明に係る複合体は、撥水剤層の厚さをそれほど厚く形成する必要はなく、少なくとも気孔の内表面を覆っていれば、有効に機能するため、多孔質炭化珪素焼結体は、気孔率および平均気孔径が、最終の目的とする複合体の気孔率および平均気孔径に近いものを使用することが有利である。
【００１３】
前記多孔質炭化珪素焼結体よりなる弁体の開放気孔中に撥水剤層を形成する方法としては、例えば、微粒子状の撥水剤を媒液中に懸濁させた分散液を気孔中に含浸し、乾燥した後に焼き付ける方法を適用することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本実施形態における湯水混合栓の概略図および部分断面図である。
【００１５】
図１において、円筒形の下ケース２および上ケース３が嵌合されたカートリッジケース１は、湯水混合栓の本体に着脱自在に配置され、上記カートリッジケース１の内部に固定して収納される固定弁体４は、図２に示すように緻密質アルミナ焼結体からなる円盤状で、溶接面４ａの中央部には流出口５が溶接面４ａと反対側の面まで貫通して設けられており、上記流出口５の孔中心を軸心とする同一円周上に円孤状の水流入口６および湯流入口７がそれぞれ固定弁体４を貫通して設けられている。
【００１６】
固定弁体４と重合配置された可動弁体８は、固定弁体４との摺接面８ａの反対側である上部に凹部９が開口された円筒形を形成し、図１および図３に示すように固定弁体４と比較して外径が小さく形成されており、湯水用弁孔１０と混合水流出孔１１を有し、可動弁体８が固定弁体４上を摺動することにより、混合水流出孔１１は固定弁体４の湯流入口７と流出口５とを連結して吐出される湯水の流量および混合割合を調節する。
【００１７】
この可動弁体８は、凹部９にスライダー部材１３が嵌着され、スライダー部材１３と可動弁体８の作用面１２との間の空間に湯水混合室１４を形成している。作用面１２は可動弁体８の底面のうち湯水用弁孔１０および混合水流出孔１１の周囲に形成された壁からなり、この湯水混合室１４に流入する水および湯の水圧による背圧を作用面１２に作用することにより可動弁体８を固定弁体４に強く押しつけ、可動弁体８と固定弁体４の摺動面の密着面の密着性を向上させ、同時に、可動弁体８の少なくとも摺接面８ａを空孔内表面に撥水剤層を有する多孔質炭化珪素焼結体で構成することにより、湯水の混合および流路の開閉を長期間円滑に行うことができる。
【００１８】
スライダー部材１３の上端部に設けられた係合孔１６には、レバーと連繋する把手軸１７の下端が嵌入し、把手軸１７の揺動によってスライダー部材１３の係合孔１６を支点として可動弁体８が固定弁体４上を摺動することにより、吐出管から供給される混合水の温度および流量が調節される。
【００１９】
以下、本実施形態の湯水混合栓で使用される可動弁体および固定弁体の製造例について説明する。図２は、本実施形態における固定弁体の平面図であり、図３は、本実施形態における可動弁体の底面図である。
【００２０】
平均粒径が０．２８μｍで９５％がβ型結晶よりなる炭化珪素粉末を出発原料として、多孔性炭化珪素焼結体を製造し、ついで、図３に示した如き可動弁体の形状に加工した後、平均粒径が０．１４μｍのポリテトラフルオロエチレン微粒子を６０重量％分散させた懸濁液に真空下で浸漬し、ついで、３８０〜４００℃の温度で焼き付けて、撥水剤層を有する可動弁体を製造した。
前記可動弁体は、平均気孔径が２μｍで、気孔率が１６％であった。
【００２１】
固定弁体は、純度９６％、密度３．７５ｇ／ｃｍ3 の緻密質アルミナ焼結体を用いて、図２に示すような形状に成形した。
得られた可動弁体および固定弁体を用いて湯水混合栓を作製し、４０ｋｇｆ・ｃｍ2 の端面荷重を負荷して摺動トルクを測定した。水側の栓を開けた場合、水側の栓を閉めた場合、中央の栓を開けた場合、中央の栓を閉めた場合、湯側の栓を開けた場合、湯側の栓を閉めた場合、湯側の栓を開け、そのまま水側の方へ移動させた場合、および、水側の栓を開け、そのまま湯側の方へ移動させた場合について、摺動回数を０回、５０００回、１万回、３万回、５万回、１０万回、２０万回、３０万回として、各々３回ずつ測定し、それぞれの平均値を算出した。結果を図４に示した。
【００２２】
図４中、黒塗りの□は、水側の栓を開けた場合の摺動トルクを表し、□は、水側の栓を閉めた場合の摺動トルクを表し、黒塗りの◇は、中央の栓を開けた場合の摺動トルクを表し、◇は、中央の栓を閉めた場合の摺動トルクを表し、黒塗りの△は、湯側の栓を開けた場合の摺動トルクを表し、△は、湯側の栓を閉めた場合の摺動トルクを表し、黒塗りの○は、湯側の栓を開け、そのまま水側の方へ移動させた場合の摺動トルクを表し、○は、水側の栓を開け、そのまま湯側の方へ移動させた場合の摺動トルクを表す。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の湯水混合栓は、上述の構成よりなるので、長期間または高温の湯を使用しても、操作レバーの摺動が劣化することがなく、円滑に操作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の湯水混合栓の概略図および部分断面図である。
【図２】本発明の湯水混合栓に使用される固定弁体の平面図である。
【図３】本発明の湯水混合栓に使用される可動弁体の底面図である。
【図４】本発明の湯水混合栓を使用したときの各摺動回数による摺動トルクの平均値の推移を表すグラフである。
【符号の説明】
４    固定弁体
４ａ  溶接面
５    流出口
６    水流入口
７    湯流入口
８    可動弁体
８ａ  摺接面
９    凹部
１０  湯水用弁孔
１１  混合水流出孔
１２  作用面
１３  スライダー部材
１４  湯水混合室
１６  係合孔
１７  把手軸
【図１】
0003685855.tif 000002
【図２】
0003685855.tif 000003
【図３】
0003685855.tif 000004
【図４】
0003685855.tif 000005