(57)【要約】【課題】シール部材の組み込み時にそのシール部への損傷がなく、長期使用した場合でも漏れのない耐久性に優れた切換弁を提供する。【解決手段】複数の吐出孔が周壁に設けられた円筒状のハウジングと、このハウジング内に回転可能に配設されて上記吐出孔に整合する連通孔が開設され、この連通孔に流路を開く流入孔が一端部に設けられた円筒状のスピンドルと、ハウジングとスピンドルとの間にシール部材とを備えてなる切換弁であって、上記シール部材は、ハウジングの吐出孔に嵌着する突部を有するとともに、少なくともハウジングの吐出孔周囲内壁との当接部およびスピンドルの連通孔周囲外壁との当接部が弾性体で形成されてなる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の吐出孔が周壁に設けられた円筒状のハウジングと、このハウジング内に回転可能に配設されて前記吐出孔に整合する連通孔が開設され、この連通孔に流路を開く流入孔が一端部に設けられた円筒状のスピンドルと、前記ハウジングと前記スピンドルとの間にシール部材とを備えてなる切換弁であって、
前記シール部材は、前記ハウジングの吐出孔に嵌着する突部を有するとともに、少なくとも前記ハウジングの吐出孔周囲内壁との当接部および前記スピンドルの連通孔周囲外壁との当接部が弾性体で形成されてなることを特徴とする切換弁。
【請求項２】
前記ハウジングの内周上に設けられたＶ字空隙に開放端が配置されたＶ型バネを有し、前記スピンドルの外周上に設けられた凹部に前記Ｖ型バネの頂部を嵌合することでスピンドルに回転の節度感を付与することを特徴とする請求項１記載の切換弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一つの流入側流路から異なる複数の流出側流路への流路を切り換える切換弁に関し、特にハウジングと、この内部に回転可能に配設されたスピンドルとを備えたスピンドル式の切換弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シャワー・バス水栓のように水・湯などの供給先を、例えばシャワー側とカラン側とに変更するための器具、あるいは蛇口に直接取付け原水とろ過水とを切り換えることができる浄水器などには、流路を切り換えるための切換弁が備えられている。従来、このような切換弁としては、ハウジングと、この内部に回転可能に配設されたスピンドルとを備え、これらの摺接部をシールするため、スピンドルの流出側流路を含む外周面にゴムなどの弾性シールを一体に構成したものなどが知られている（特許文献１参照）。しかし、上記スピンドル構成を有する切換弁では、ハウジングとスピンドル間の接触抵抗が大きく、スピンドル操作が非常に重くなるという問題があった。これに対して近年の切換弁では一般的に、スピンドルとハウジングとの間に流出側流路の周囲だけがシールできるようにシール部材を介在させた構成としている（特許文献２参照）。
また、切換弁の閉栓状態などにおいて、ハンドル操作を明確にできるように節度感を設けることが求められている（特許文献２参照）。
【０００３】
上記パッキンを介在させた切換弁の一例を図６を参照して説明する。図６は、スピンドル式切換弁の径方向の断面図を示す。
切換弁６における流出側流路は、スピンドル７を回転させ、ハウジング８の吐出孔８ａとスピンドル７の連通孔７ａとを整合させることで形成される。ここで、両部材間からの漏れを防止するため、該流出側流路の周囲で、ハウジング８と、スピンドル７との間に、ゴムからなるシール部材９を介在させている。シール部材９は、摩擦抵抗を考慮して、吐出孔８ａと連通孔７ａの周囲だけをゴムで形成して本体を合成樹脂で形成した構造のものもある。
これらのシール部材９は、流出側流路に対してずれを生じないようにハウジング８に固定されている。ここで、シール部材９の固定方法としては、軸方向はシール部材の軸方向末端がハウジング８の底部（図示省略）に当たることで固定し、円周方向はハウジング８に溝８ｂなどを形成し、該溝８ｂにシール部材９の両側端９ａを嵌合することで固定している。
また、ハウジング８内周における吐出孔８ａの対向部は、ハウジング８を射出成形するときに生じる成形収縮によって内壁の変形を防止するため薄肉にしてリブを形成した構造のものもある。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６４−６５６７号公報（２頁左下欄、１７〜２０行目）
【特許文献２】
実用新案登録第２５９５９７５号公報（図２、［０００９］および図５、請求項１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した円周方向の固定方法を採用した場合、シール部材９ををハウジング８に組み込む際は、ハウジング８の内周壁面にシール部材９を押し付けながら軸方向にスライドさせなければならない。そのようにシール部材９をハウジング８の内周壁面に押し付けながら軸方向にスライドさせると、シール部材９に剪断応力などの摺接による負荷が掛かり、また、吐出孔８ａの開口部との引っ掛かりによって、シール部材９のシール面が損傷するおそれがある。この結果、シール性が低下し、水漏れなどが発生するなどの問題がある。
【０００６】
本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、シール部材の組み込み時にそのシール部への損傷がなく、長期使用した場合でも漏れのない耐久性に優れた切換弁を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る切換弁は、複数の吐出孔が周壁に設けられた円筒状のハウジングと、このハウジング内に回転可能に配設されて上記吐出孔に整合する連通孔が開設され、この連通孔に流路を開く流入孔が一端部に設けられた円筒状のスピンドルと、ハウジングとスピンドルとの間にシール部材とを備えてなる切換弁であって、上記シール部材は、ハウジングの吐出孔に嵌着する突部を有するとともに、少なくともハウジングの吐出孔周囲内壁との当接部およびスピンドルの連通孔周囲外壁との当接部が弾性体で形成されてなることを特徴とする。
【０００８】
シール部材が、ハウジングの吐出孔に嵌着する突部を有することにより、ハウジングへのシール部材の組み込み時には、上記シール部材の突部が、ハウジングの吐出孔に嵌め合わされるため、組み込みが容易となり、かつシール部材の位置ずれなども発生しない。また、該突部の吐出孔への嵌め合わせを、ハウジング内周面から外周面方向に押し込んで行なうことにより、シール部材におけるハウジング内壁との当接部で、剪断応力などの摺接による負荷が掛からず、さらにハウジングの吐出孔の開口部に引っかかることもないため、該当接部の弾性体の損傷を防止できる。
【０００９】
上記ハウジングの内周上に設けられたＶ字空隙に開放端が配置されたＶ型バネを有し、スピンドルの外周上に設けられた凹部にＶ型バネの頂部を嵌合することでスピンドルに回転の節度感を付与することを特徴とする。
【００１０】
スピンドル回転時において、ハウジング内周上に設けられたＶ型バネが一時的に変形して、スピンドル外周上に設けられた凹部に嵌合することにより、この変形時にバネによる抵抗力が発生する。この抵抗力がハンドルレバーなどを介して操作する人に伝わり節度感を与える。
なお、節度感とは、上記切換弁のレバー操作により、凹部にバネが嵌合するとき、あるいは乗り越えるときの感触や音などから感じとれる感覚である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る切換弁の一実施例を図１および図２を参照して説明する。図１（ａ）は、切換弁の平面図を、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図を、図２は、図１（ｂ）におけるＢ−Ｂ拡大断面図それぞれ示す。
切換弁１は、吐出孔２ａおよび２ｂを周壁に有する円筒状のハウジング２と、該ハウジング２の円筒内部に、該ハウジング２と同一中心で回転可能に配設され、ハウジング２の吐出孔２ａおよび２ｂにそれぞれ整合する連通孔３ａおよび３ｂが開設されたスピンドル３と、ハウジング２の吐出孔２ａおよび２ｂの周囲で、ハウジング２とスピンドル３との間に介在させたシール部材４とを備えている。
【００１２】
ハウジング２は、円筒状であり、その軸方向の一端部が開放され、閉じた他端部にスピンドル３の小径部３ｄを回転可能に保持する開口部２ｃを有する。該構造とすることにより、スピンドル３の大径部３ｃと小径部３ｄとの間の段差部３ｅと、ハウジング２の開口部２ｃの周囲内壁面とが接触し、ハウジング２内におけるスピンドル３の軸方向位置が固定される。
また、図２に示すように、ハウジング２の内周上に形成されたリブ２ｄと、シール部材４とで、ハウジング２内におけるスピンドル３の径方向位置が該ハウジング２と同心位置に固定される。
【００１３】
ハウジング２の円筒周壁には、例えばシャワー側への流体を吐出させる吐出孔２ａと、カラン側への流体を吐出させる吐出孔２ｂとが形成されている。
また、必要に応じて、切換弁１と、これを組み込むバス水栓などの機材との間をシールするため、ハウジング２の外周上にＯリング２ｅなどのシール材を適宜設けることができる。
【００１４】
スピンドル３は、大径部３ｃと、小径部３ｄとから形成される。大径部３ｃの円筒周壁には、ハウジング２の吐出孔２ａおよび２ｂに嵌着されたシール部材４と整合し、流体の流路を形成する連通孔３ａおよび３ｂを有する。
連通孔３ａおよび３ｂは、スピンドル３を回転させることにより、それぞれが吐出孔２ａまたは２ｂと整合し、シール部材４と合せていずれかの流出側流路を形成できるよう、例えば、周方向位置で１８０°間隔をあけて形成されている。
また、大径部３ｃの底部３ｆには、連通孔３ａまたは３ｂに流路を開くための流入孔３ｇが設けられている。また、小径部３ｄの底部３ｈは閉じた構造としている。
【００１５】
なお、ハウジング２の吐出孔２ａおよび２ｂと、スピンドル３の連通孔３ａおよび３ｂの、それぞれの周方向位置および軸方向位置は、スピンドル３の回転により、流路を切り換えることができる位置であればよく、特に上記位置に限定されない。
【００１６】
シール部材４を図２および図３を参照して説明する。図３（ａ）はシール部材の平面図を、図３（ｂ）は、図１（ｂ）におけるシール部材周辺の拡大図をそれぞれ示す。
図２および図３（ｂ）に示すように、シール部材４は、ハウジング２の吐出孔２ａに嵌着する突部４ａ、吐出孔２ｂに嵌着する突部４ｂを有している。また、ハウジング２の吐出孔２ａおよび２ｂと、スピンドル３の連通孔３ａおよび３ｂとを合わせて流路を形成するため、突部４ａおよび４ｂで囲まれた部分には、開口部４ｃおよび４ｄが形成されている。
図３（ａ）に示すように、シール部材４のハウジング内壁との接触面４ｆにおいて、ハウジングの吐出孔周囲内壁との当接部である突部４ａおよび４ｂの周囲に弾性体からなるパッキン４ｅが配設されている。
また、同様にシール部材４のスピンドル外壁との接触面４ｇにおいて、スピンドルの連通孔周囲外壁との当接部である開口部４ｃおよび４ｄの周囲にも弾性体からなるパッキン４ｅが配設されている。
パッキン４ｅは、接触面４ｆおよび４ｇを一つのパッキンで封止できる形状とすることが好ましい。なお、パッキン４ｅは接触面４ｆおよび４ｇにそれぞれ独立して配設してもよい。
【００１７】
シール部材４の材料としては、軽量化を図れることから合成樹脂を用いることが好ましい。合成樹脂としては、例えばポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、全芳香族ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂などが使用できる。これらの合成樹脂は軽量化とともに耐熱性、耐圧性に優れるため望ましい。
特に上記した合成樹脂にポリテトラフルオロエチレン（以下「ＰＴＦＥ」と称す）、グラファイトなどの固体潤滑剤を組成物全体に対して１０重量％以上配合することが好ましい。固体潤滑剤の配合量の上限は、４５重量％である。１０重量％以上配合すると、最大静摩擦係数を０．３以下にできる。最大静摩擦係数を０．３以下にすることで、シール部材とスピンドルが接触しても操作性が変化しない。また、４５重量％をこえると、機械強度が低下し流体圧によりウェルド部で破断するおそれがある。また、機械強度を高くするため合成樹脂組成物にガラス繊維や炭素繊維等の補強材を配合してもよい。
【００１８】
パッキン４ｅは、合成ゴム、天然ゴム、エラストマなどの弾性体であればよい。あるいは、ＰＴＦＥ等の固体潤滑材を配合することによって潤滑性を付与した潤滑性ゴム、例えば、アクリロニトリルブタジエンゴムに対して、ＰＴＦＥ粉末を配合した潤滑性ゴム組成物などでもよい。
また、パッキン４ｅを潤滑性ゴムで形成する場合、シール部材４とパッキン４ｅを同じ潤滑性ゴムで一体に形成してもよい。
【００１９】
ハウジング２へのシール部材４およびスピンドル３の組み付け方法を、図４を参照して説明する。図４は、切換弁の組立て工程を示す図である。
円筒状のハウジング２内部に、シール部材４をその内壁に摺接しないように入れ込み、吐出孔２ａおよび２ｂと、突部４ａおよび４ｂの軸方向位置を合せる（図４（ａ））。シール部材４を、径方向に押し込み吐出孔２ａおよび２ｂに、突部４ａおよび４ｂをそれぞれ嵌合する（図４（ｂ））。スピンドル３をハウジング２内部に挿嵌する（図４（ｃ））。
【００２０】
シール部材４の突部４ａおよび４ｂが、ハウジング２の吐出孔２ａおよび２ｂにそれぞれ嵌め合わされるのみで、シール部材４の組み付けができ作業性に優れる。また、シール部材４のハウジング２に対する周方向および軸方向の位置ずれも発生しない。
該突部４ａおよび４ｂの吐出孔２ａおよび２ｂへの嵌め合わせを、ハウジング２内周面から外周面への径方向に押し込んで行なうことにより、シール部材４においてハウジング内壁と当接するパッキン４ｅには、剪断応力などの摺接による負荷が掛からない。また、吐出孔２ａおよび２ｂの開口部にパッキン４ｅが引っ掛かることもない。この結果、切換弁へのシール部材組み付け時においてパッキン４ｅの損傷を防止でき、不良率を低下できる。
【００２１】
スピンドル３の閉栓状態において節度感を設ける構造について図５を参照して説明する。図５（ａ）は、図１（ｂ）におけるＣ−Ｃ断面図を、図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＤ部の拡大図をそれぞれ示す。
図５（ａ）に示すように、ハウジング２の内周上に設けられたＶ字空隙２ｆに、Ｖ型バネ５がその開放端側で固定されている。また、スピンドル３の外周上に、上記Ｖ型バネの頂部が嵌合できる凹部３ｉが設けられている。なお、凹部３ｉおよびＶ型バネ５は、これらの軸方向位置が同じで嵌合できる箇所であれば、ハウジング２およびスピンドル３の任意の箇所に設けることができる。
また、Ｖ型バネ５の形状は、Ｖ字線状、Ｖ字板状などとすることができる。
スピンドル３が回転し、その凹部３ｉがＶ型バネ５の位置となる場合、ハウジング２の吐出孔とスピンドル３の連通孔とが重ならず、流路が閉じられ閉栓状態となる。
【００２２】
図５（ｂ）に示すように、Ｖ型バネ５の頂部５ａが、凹部３ｉに嵌合するためには、一時的にＶ型バネが変形する必要があり、この変形時にバネによる抵抗力が発生する。この抵抗力がハンドルレバーなどを介して操作する人に伝わり節度感を与える。
Ｖ型バネ５と凹部３ｉの嵌合度合いを変更することで、加わる抵抗力、それに伴う節度感を調整できる。
【００２３】
図２に示す切換弁を用いて、図４に示す方法で組み込み試験を行なった。５０個の切換弁を組み込んだ後、シール部材を取り出しパッキンを拡大鏡で観察したが、損傷は見られなかった。
一方、図６に示す、シール部材をハウジングの軸方向にスライドさせて組み込む従来の切換弁を用いて、組み込み試験を行なった。５０個の切換弁を組み込んだ後、シール部材を取り出しパッキンを拡大鏡で観察したところ、３個のシール部材で傷が認められた。なお、用いたシール部材は、合成樹脂の本体に開口部周囲にゴム製パッキンを配したタイプである。
【００２４】
【発明の効果】
本発明に係る切換弁は、複数の吐出孔が周壁に設けられた円筒状のハウジングと、このハウジング内に回転可能に配設されて上記吐出孔に整合する連通孔が開設され、この連通孔に流路を開く流入孔が一端部に設けられた円筒状のスピンドルと、ハウジングとスピンドルとの間にシール部材とを備えてなる切換弁であって、上記シール部材は、ハウジングの吐出孔に嵌着する突部を有するとともに、少なくともハウジングの吐出孔周囲内壁との当接部およびスピンドルの連通孔周囲外壁との当接部が弾性体で形成されているので、組み込みが容易となり、かつシール部材の位置ずれなども発生しない。また、組み込み時における弾性体の損傷を防止でき漏れや流体圧の低下がない。
【００２５】
上記ハウジングの内周上に設けられたＶ字空隙に開放端が配置されたＶ型バネを有し、スピンドルの外周上に設けられた凹部にＶ型バネの頂部を嵌合することでスピンドルに回転の節度感を付与するので、閉栓状態などにおいてハンドル操作を明確にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る切換弁の平面図および断面図である。
【図２】図１におけるＢ−Ｂ拡大断面図である。
【図３】シール部材の平面図および断面図である。
【図４】本発明に係る切換弁の組立て工程を示す図である。
【図５】図１におけるＣ−Ｃ拡大断面図である。
【図６】従来の切換弁の径方向断面図である。
【符号の説明】
１  切換弁
２  ハウジング
３  スピンドル
４  シール部材
５  Ｖ型バネ
【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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