(57)【要約】【課題】小型化しながら、流路切り替え時の操作抵抗を小さくするとともに、耐久性を向上させることが可能となる流路切り替え装置を提供する。【解決手段】弁室１に１つの流入口と複数の流出口３を設け、複数の流出口３の夫々に、弁座４と、弁室１内に位置して弁座４に対して密接及び離間自在な弁体５を備え、各弁体５を各弁座４に密接するように各流出口３側へ向けて弾性付勢する弾性付勢手段８と、各流出口３に連なる各出口側流路に回転自在に保持され、且つ、設定回転角度位置において各弁体５に接当して各弁体５を各弁座４から離間させるカム部１１Ａを備えた複数のカム部材１１と、前記弾性付勢手段８の弾性付勢力に抗して各弁体５が択一的に各弁座４から離間するように、複数のカム部材１１を択一的に前記設定回転角度位置に回転させる回転操作手段１００が設けられている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁室に１つの流入口と複数の流出口を設け、前記複数の流出口の夫々に、弁座と、弁室内に位置して前記弁座に対して密接及び離間自在な弁体とを設けた流路切り替え装置であって、
前記各弁体を前記各弁座に密接するように前記各流出口側へ向けて弾性付勢する弾性付勢手段と、
前記各流出口に連なる各出口側流路内に回転自在に保持され、且つ、設定回転角度位置において前記各弁体に接当して前記各弁体を前記各弁座から離間させるカム部を備えた複数のカム部材と、
前記弾性付勢手段の弾性付勢力に抗して前記各弁体が択一的に前記各弁座から離間するように、前記複数のカム部材を択一的に前記設定回転角度位置に回転させる回転操作手段が設けられている流路切り替え装置。
【請求項２】
前記回転操作手段が、１つの回転操作具と、この回転操作具を異なる回転操作角度の夫々に操作したときに前記複数のカム部材の夫々が択一的に前記設定回転角度位置に回転するように、前記回転操作具の回転力を前記複数のカム部材に伝達する伝達機構とで構成されている請求項１記載の流路切り替え装置。
【請求項３】
前記複数のカム部材の回転軸が平行状態で隣接配置され、前記回転操作具が前記複数のカム部材の回転軸のいずれかに付設され、前記伝達機構が、前記回転操作具を付設したカム部材の回転軸と他のカム部材の回転軸を螺合結合するギア機構で構成されている請求項２記載の流路切り替え装置。
【請求項４】
前記弾性付勢手段が、板状周縁部と、前記板状周縁部から内方側に連設され且つ先端側で前記各弁体に接当して前記各弁座に押し付ける複数の板状バネ部とを有する板バネ体で構成されている請求項１〜３のいずれかに記載の流路切り替え装置。
【請求項５】
前記流入口が原水の流入口であり、前記複数の流出口が、前記原水を浄化部に通流させる浄化用流出口と、前記原水をそのまま外部へ排出させる原水用流出口とで構成されている請求項１〜４のいずれかに記載の流路切り替え装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、弁室に１つの流入口と複数の流出口を設け、前記複数の流出口の夫々に、弁座と、弁室内に位置して前記弁座に対して密接及び離間自在な弁体とを設けた流路切り替え装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記流路切り替え装置は、例えば水道の蛇口に取り付けて、流入口から弁室内に流入させた水道水の流路を浄水部に通流させる浄水用流出口や、水道水をそのまま直流状態もしくはシャワー状態で排出させる原水用流出口に切り替えるのに用いられるが、第１の従来技術では、弁体としてのボールを水流及び自重で各弁座に密接させるとともに、弁室の横壁から弁室内に複数の操作棒を挿入して各弁座上に位置している各ボールを横向きに押圧可能に配置し、複数の操作棒を択一的に操作して各弁体を各弁座から離間させて、その弁体を備えた流出口に流路を切り替えるように構成していた（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
また、第２の従来技術では、複数の流出口に夫々連なる複数の出口側流路を横切る状態で挿入した１つの操作棒を棒長手軸芯周りに回転自在に配置するとともに、異なる回転角度位置で各弁体に接当して弁座から離間させる複数のカム部を操作棒に備え、この操作棒を回転操作して各流出口の弁座上に密接している各弁体を各カム部で押し上げて弁座から離間させ、流路切り替えを行うように構成していた（特許文献３、特許文献４参照）。なお、この特許文献には、弁体を水流及び自重で弁座に密接させるものと、弁体を圧縮バネで押して弁座に密接させるものが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特公平５−３１０３６号公報（第１−４頁、第１図−第６図）
【特許文献２】
実開平６−４１８８７号公報（第１−７頁、図１−図３）
【特許文献３】
特許第３２１８８５６号公報（第１−３頁、図１−図４）
【特許文献４】
特開平９−１４４９１３号公報（第１−６頁、図１−図６）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記第１の従来技術では、水道水の静圧が高圧状態で加わっている弁室内に操作棒を挿入しているため、操作棒と弁室横壁との摺動箇所をシールするシール部を高圧に耐える構造にする必要があり、その結果、操作棒を押し引き操作するときの上記シール部の摺動抵抗が大きくなって、流路の切り替え操作に大きな力を要するとともに、操作棒の押し引き操作の繰り返しによってシール部が磨耗し、耐久性が低下するという問題があった。又、弁体を弁座に対して側方に押圧してずらすので、その操作により、弁座が偏磨耗し、シール性低下の原因ともなっていた。
【０００６】一方、第２の従来技術では、操作棒が出口側流路に配置されているため、流れ状態での比較的低い圧力の動圧が操作棒の各出口側流路に対するシール部に加わるが、高圧の水道水の静圧がそのまま加わる不利はない。しかし、操作棒が複数の出口側流路を横切って配置されているので、隣接する出口側流路間での漏れを相互にシールするためのシール材として、摺動抵抗の大きいＯ−リング等を使用する必要があり、さらに、上記シール部は切り替え流路数に応じて複数箇所（例えば３つの出口側流路に切り替える場合は３箇所）設けられるので、流路の切替操作時に複数箇所全てのシール部の摺動抵抗が負荷となる。加えて、操作棒が基端側で受けた回転力を棒のねじり剛性を利用して先端側に伝達する構造であるため、操作棒の上記摺動抵抗に対するねじり強度（曲げ強度）を高くする必要から操作棒の直径が太くなり重量が重くなるとともに、上記シール部の外径も大きくなり、一層摺動抵抗が大きくなっていた。そして、上記各理由のために摺動抵抗が過大になり、シール部の耐久性が低下するおそれがあった。その結果、全体構造が大型化する不利があるとともに、流路切り替え操作時の操作抵抗を小さくし耐久性を向上させることが困難であった。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化しながら、流路切り替え時の操作抵抗を小さくし、耐久性を向上させることが可能となる流路切り替え装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を実現するための本発明に係る流路切り替え装置の第１の特徴構成は、請求項１に記載したように、前記各弁体を前記各弁座に密接するように前記各流出口側へ向けて弾性付勢する弾性付勢手段と、前記各流出口に連なる各出口側流路内に回転自在に保持され、且つ、設定回転角度位置において前記各弁体に接当して前記各弁体を前記各弁座から離間させるカム部を備えた複数のカム部材と、前記弾性付勢手段の弾性付勢力に抗して前記各弁体が択一的に前記各弁座から離間するように、前記複数のカム部材を択一的に前記設定回転角度位置に回転させる回転操作手段が設けられている点にある。
【０００９】
すなわち、各流出口に連なる各出口側流路内に回転自在に保持された複数のカム部材のいずれかを回転操作手段によって択一的に設定回転角度位置に回転させると、その設定回転角度位置に回転した択一のカム部材が各弁体に接当し、各弁体を弾性付勢手段の弾性付勢力に抗して弁座から離間させるので、この弁体及び弁座を設けた流出口と１つの流入口とが連通するように流路が切り替えられる。
【００１０】
上記流路の切り替え操作において、各カム部材は互いに分離した各出口側流路内に個別に保持されているので、隣接する出口側流路間で漏れが発生するおそれは全くなく、上記各カム部材の各出口側流路に対するシール部のシール性はそれほど高くする必要はないため、シール材として、各出口側流路内から外部への一方向の漏れをシールする断面Ｕ字型パッキン等の摺動抵抗の小さいシール材を使用することができる。また、上記カム部材はねじり剛性を利用して回転力を伝達する構造ではあるが、少数でかつ摺動抵抗が小のＵ字型パッキン等が負荷になるので、第２の従来技術で述べたカム部材よりも小径に形成して小型軽量化しても、所望のねじり強度を確保することができ、同時に、シール部の外径が小さくなる点からも摺動抵抗が小さくなる。その結果、各カム部材のシール部における摺動抵抗を小さくすることができるとともに、各カム部材の回転操作の繰り返しによるシール部の磨耗も少なくして耐久性を向上させることができ、しかも、各出口側流路が各カム部材の保持部を兼用しているので、専用の保持部を設ける必要もなく、全体構造が小型に構成できる。
従って、小型化しながら、流路切り替え時の操作抵抗を小さくし、耐久性を向上させることが可能となる流路切り替え装置を提供することができる。
【００１１】
同第２の特徴構成は、請求項２に記載したように、第１の特徴構成において、前記回転操作手段が、１つの回転操作具と、この回転操作具を異なる回転操作角度の夫々に操作したときに前記複数のカム部材の夫々が択一的に前記設定回転角度位置に回転するように、前記回転操作具の回転力を前記複数のカム部材に伝達する伝達機構とで構成されている点にある。
すなわち、上記１つの回転操作具を異なる回転操作角度位置の夫々に操作すると、その回転操作具の回転力が伝達機構によって複数のカム部材に伝達され、複数のカム部材の夫々が順次即ち択一的に前記設定回転角度位置に回転する。
従って、１つの回転操作具の操作によって目的の流出口への流路切り替え操作を簡単に行うことができ、流路切り替え装置の好適な実施形態が提供される。
【００１２】
第３の特徴構成は、請求項３に記載したように、第２の特徴構成において、前記複数のカム部材の回転軸が平行状態で隣接配置され、前記回転操作具が前記複数のカム部材の回転軸のいずれかに付設され、前記伝達機構が、前記回転操作具を付設したカム部材の回転軸と他のカム部材の回転軸を螺合結合するギア機構で構成されている点にある。
すなわち、前記１つの回転操作具を回転操作すると、その回転操作具を付設したカム部材の回転軸が回転すると同時に、平行状態で隣接配置された他のカム部材の回転軸が上記回転操作具を付設したカム部材の回転軸とギア機構によって螺合結合して回転し、複数のカム部材が択一的に前記設定回転角度位置に回転される。
従って、複数のカム部材を平行状態で隣接配置し且つ各カム部材をギア機構によって螺合結合する簡素な構成でありながら、１つの回転操作具の操作によって流路切り替え操作を良好に行うことができ、流路切り替え装置の好適な実施形態が提供される。
【００１３】
同第４の特徴構成は、請求項４に記載したように、第１から第３の特徴構成のいずれかにおいて、前記弾性付勢手段が、板状周縁部と、前記板状周縁部から内方側に連設され且つ先端側で前記各弁体に接当して前記各弁座に押し付ける複数の板状バネ部とを有する板バネ体で構成されている点にある。  すなわち、板バネ体の板状周縁部から内方側に連設された複数の板状バネ部が夫々先端側で各弁体に接当して各弁座を各弁座に密接するように押し付ける。
従って、板状周縁部の内方側に複数の板状バネ部を例えば板材からの打ち抜き加工によって一体形成した板バネ体によって弾性付勢手段を構成するので、各弁体別にバネ等の弾性付勢手段を設けるものに比べ部品点数が少なくなり、装置組み立ての手間が少なくなるとともに、各板状バネ部が板状周縁部の内方側に位置して安定した状態で各弁体を弾性付勢することが可能となる流路切り替え装置の好適な実施形態が提供される。
【００１４】
同第５の特徴構成は、請求項５に記載したように、第１から第４の特徴構成のいずれかにおいて、前記流入口が原水の流入口であり、前記複数の流出口が、前記原水を浄化部に通流させる浄化用流出口と、前記原水をそのまま外部へ排出させる原水用流出口とで構成されている点にある。  すなわち、流入口から流入させた原水を浄化するときは、複数の流出口のうちの浄化用流出口に流路を切り替え、原水を浄化せずにそのまま外部に排出するときは、複数の流出口のうちの原水用流出口に流路を切り替える。
従って、例えば原水である水道水を浄化するか、あるいは浄化せずそのまま使用するような選択を行う場合に用いることができる流路切り替え装置の好適な実施形態が提供される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る流路切り替え装置の発明の実施の形態について、図１に示すように、水道の蛇口Ｊに取り付けて浄水部２０への流路切り替えを行う場合を例にして、以下、図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１〜図６に示すように、本発明の流路切り替え装置は、弁室１に１つの流入口２と複数の流出口３を設け、複数の流出口３の夫々に、弁座４と、弁室１内に位置して前記弁座４に対して密接及び離間自在な弁体としての金属（ＳＵＳ）製ボール５を設けている。弁座４は各流出口３に相当する位置に円形開口を有するゴムパッキンで構成されている。なお、図３は図２のＡ−Ａ位置での縦断面図、図４は図２のＢ−Ｂ位置での縦断面図、図５（イ）及び図６（イ）は図２のＣ−Ｃ位置での縦断面図、図２は図３のＤ−Ｄ位置での平面断面図を夫々示す。
【００１７】
流入口２は、原水（水道水）の流入口であって弁室１の上部に設けられ、流入口２の縁部に水栓取り付け用の環状パッキン２Ａが設けられている。そして、先端外周部にネジが形成された水道の蛇口Ｊの端部をパッキン２Ｂでシールしながら、水栓取り付けリング７を被せた状態のアダプタ７Ａを蛇口Ｊにネジ止めした後、このアダプタ７Ａを上記流入口２の環状パッキン２Ａに押し当てながら、水栓取り付けリング７をケーシング６に螺合させて締め付けて、流入口２を水道の蛇口Ｊに接続している。
【００１８】
一方、複数の流出口３は、水道水を浄化部２０に通流させる浄化用流出口３Ａと、水道水をそのまま外部へ排出させる原水用流出口３Ｂ，３Ｃとで構成され、この原水用流出口３Ｂ，３Ｃには、直流排出口２１に連通した直流用流出口３Ｂと、多数の小孔を備えたシャワー排出口２２に連通したシャワー用流出口３Ｃの２つが設けられている。なお、上記浄化部２０については詳述しないが、水道水を浄化する円筒状の濾過カートリッジ２０Ａを内蔵して、流路切り替え装置の横側に配置されている。
【００１９】
前記各ボール５を各弁座４に密接するように各流出口３側へ弾性付勢する弾性付勢手段としての板バネ体８が設けられている。図７にも示すように、板バネ体８は、円環状の板状周縁部８Ｄと、その板状周縁部８Ｄから内方側に連設され且つ先端側で各ボール５に接当して各弁座４に押し付ける複数の板状バネ部８Ａ，８Ｂ，８Ｃとを有し、上記板状周縁部８Ｄを弁室１の内壁（ケーシング６）の受け部に下向きに接当するように設置することによって、各板状バネ部８Ａ，８Ｂ，８Ｃが各ボール５を下向きに押して水平姿勢の各弁座４に対して正面方向から密接させている。なお、各板状バネ部８Ａ，８Ｂ，８Ｃのボール５との接当箇所は、ボール５を安定に押圧するために球面状に形成されている。従って、水圧が低い場合でも良好に閉弁状態を維持できる。また、弁室１の下部には、各ボール５の可動範囲を規制するための複数の柱状仕切り体１０が立設されている。
【００２０】
前記各流出口３に連なる各出口側流路９内に回転自在に保持され、且つ、設定回転角度位置において前記各ボール５に接当して各弁座４から離間させるカム部１１Ａを備えた複数のカム部材としての複数のカムロッド１１が設けられている。具体的には、上記各出口側流路９は各流出口３から下方側に連なり、その各出口側流路９から横向きに分かれた枝流路９Ａに、上記カム部１１Ａを先端部側面に形成した各カムロッド１１が横向き姿勢で保持されている。ここで、各カムロッド１１が回転されてカム部１１Ａが上に位置する回転角度位置が前記設定回転角度位置に対応し、この設定回転角度位置でボール５がカム部１１Ａによって上方に押し上げられて弁座４から離間する。従って、各ボール５は弁座４の正面方向に沿って密接及び離間するので、弁座４のゴムパッキンのシール箇所の劣化（圧縮ひずみ）が均一となり、長期のシール維持性能が高くなる。
【００２１】
各カムロッド１１は、大部分を小径の棒体に形成するとともに、前記枝流路９Ａの内壁と微小間隙を隔てる状態で断面が円形の前支持部１１Ｂと後支持部１１Ｃを設け、幅広に形成された後支持部１１Ｃの周部に断面Ｕ字型の環状パッキン１２を配置している。ここで、断面Ｕ字型のパッキン１２は圧力がかかっていないときの摺動抵抗が小さい特徴があり、出口側流路９の内部から外部への流体の漏れをシールする状態にシール方向を設定している。
【００２２】
前記板バネ８の弾性付勢力に抗して前記各ボール５が各弁座４から離間するように、複数のカムロッド１１を択一的に前記設定回転角度位置に回転させる回転操作手段１００が設けられている。そして、この回転操作手段１００は、１つの回転操作具１５と、この回転操作具１５を異なる回転操作角度の夫々に操作したときに前記複数のカムロッド１１の夫々が択一的に前記設定回転角度位置に回転するように、上記回転操作具１５の回転力を前記複数のカムロッド１１に伝達する伝達機構２００とで構成されている。
【００２３】
複数のカムロッド１１の回転軸１１Ｅが平行状態で隣接配置され、前記回転操作具１５が複数のカムロッド１１の回転軸１１Ｅのいずれかに付設され、前記伝達機構２００が、前記回転操作具１５を付設したカムロッド１１の回転軸１１Ｅと他のカムロッド１１の回転軸１１Ｅとを螺合結合するギア機構１１Ｄで構成されている。具体的には、回転操作具１５はハンドル式に構成されて、３つ並んだカムロッド１１のうちの真中のカムロッド１１の後端部に上記回転操作具１５の基端部が取り付けられ、ギア機構１１Ｄが各カムロッド１１の後端部と前記後支持部１１Ｃとの間のカムロッド外周部に形成した歯車で構成されている。なお、上記回転操作具１５を３つのカムロッド１１のうち、真中のカムロッド１１ではなく左右いずれかのカムロッド１１に付設してもよい。
【００２４】
上記回転操作具１５を回転操作範囲の中央位置（垂直方向に向いた位置）にすると（図５参照）、真中のカムロッド１１のカム部１１Ａが上向き状態となり、直流用流出口３Ｂのボール５を弁座４から押し上げて離間させ、直流排出口２１から水道水が排出される。上記回転操作具１５を上記中央位置から左側に４５度回転させると（図６参照）、右側のカムロッド１１のカム部１５Ａが上向き状態となり、浄化用流出口３Ａのボール５を弁座４から押し上げて離間させ、浄化部２０へ通流させる。逆に、右側に４５度回転させると、左側のカムロッド１１のカム部１５Ａが上向き状態となり、シャワー用流出口３Ｃのボール５を弁座４から押し上げて離間させ、シャワー排出口２２から水道水が排出される。
【００２５】
上記のように回転操作具１５を回転操作して流路切替を行うときに、開弁位置と閉弁位置の間で反対方向に回転する２つのカムロッド１１のシール材（断面Ｕ字型のパッキン１２）の摺動抵抗が操作負荷となるが、開弁位置から閉弁位置に回転するカムロッド１１（真中の流入口３Ｂに対応する）のＵ字型パッキン１２の摺動抵抗は小さくなり、閉弁位置から開弁位置に移動するカムロッド１１（右側の流入口３Ａに対応する）のＵ字型パッキン１２の摺動抵抗だけが実質的な負荷となる。そのため、本発明においては、第２の従来技術の項で述べたカム部付きの操作棒を回転して流路切替操作を行う場合に、操作棒をシールする３つのＯ−リング等の全ての摺動抵抗が操作負荷となるのに比べて、操作負荷を小さくすることができる。
【００２６】
なお、図示しないが、別の操作具の形態として、上記回転操作具１５の中央位置（直流流出位置）を水平方向に向いた位置として、この水平位置から回転操作具１５を上側又は下側に４５度回転させて流路切り替えを行う構成でもよい。
【００２７】
上記のようにプラスマイナス４５度（合計で９０度の回転範囲）と比較的小さな回転角度操作で流路切り替えが可能になるので、操作距離が短くなり操作が容易となる。なお、上記回転操作具１５については、上記のようにプラスマイナス４５度の範囲で回転操作する構成の他に、４５度回転ごとにエンドレスで順次流路切り替えを行うものや、４５度刻みで３６０度の範囲で回転操作する等種々変形できる。また、１つの流路から次の流路に切り替えるときの必要回転操作角度も、４５度以外の角度に設定することができる。
【００２８】
〔別実施の形態〕
上記実施形態では、弁体５をボールで構成したが、ボール以外の各種形状の弁体を用いることができる。
【００２９】
上記実施形態では、弾性付勢手段８として、板状周縁部８Ｄの内方側に複数の板バネ部８Ａ，８Ｂ，８Ｃを一体形成した板バネ体８で構成したが、これ以外に、各弁体５に対応させた複数の板バネやコイルスプリング等のバネ類や、硬質ゴム等の弾性材料等で構成してよい。
【００３０】
上記実施形態では、カム部材１１をロッド形状に形成したが、これ以外の各種形状のカム部材を用いることができる。
【００３１】
上記実施形態では、回転操作手段１００を、１つの回転操作具１５及び伝達機構２００（具体的にはギア機構１１Ｄ）で構成したが、これ以外の各種回転操作手段を用いることができる。
【００３２】
上記実施形態では、本発明の流路切り替え装置を、水道水を原水として浄化部（浄水器）への流路切り替えを行う場合に適用したが、これ以外の流体を対象として流路切り替えを行う用途に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】流路切り替え装置と浄水器の外観を示す側面図と底面図
【図２】本発明の流路切り替え装置を示す平面断面図
【図３】同流路切り替え装置の正面縦断面図
【図４】同流路切り替え装置の正面縦断面図
【図５】同流路切り替え装置の側面縦断面図と切り替え操作の説明図
【図６】同流路切り替え装置の側面縦断面図と切り替え操作の説明図
【図７】弾性付勢手段の具体構造を示す平面図と斜視図
【符号の説明】
１                  弁室
２                  流入口
３                  流出口
３Ａ                浄化用流出口
３Ｂ，３Ｃ          原水用流出口
４                  弁座
５                  弁体
８                  弾性付勢手段（板バネ体）
８Ａ，８Ｂ，８Ｃ    板状バネ部
８Ｄ                板状周縁部
９                  出口側流路
１１                カム部材
１１Ａ              カム部
１１Ｄ              ギア機構
１１Ｅ              回転軸
１５                回転操作具
２０                浄化部
１００              回転操作手段
２００              伝達機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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