(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水の導入口、弁室及び複数の原水通路を形成した弁本体の前記弁室に対し、前記複数の原水通路にそれぞれ連通される複数の弁孔を有する円盤状の弁座を設け、該弁座に対し前記弁孔に連通可能な少なくとも１つのポートを有する円盤状の弁体を回動して位置の切換可能に接触し、該弁体の上流側の表面に原水の圧力を受ける受圧面を設け、前記弁座と弁体の接触界面のシールを前記受圧面に作用する原水の圧力によって行い、前記弁本体と前記弁体との間に該弁体の回動操作を行う回動操作機構を設け、前記弁座の弁孔の周縁に対し前記弁体の受圧面と反対側の裏面に接触されるシールリング部を一体に形成し、前記弁体を付勢部材によって弁座側に所定の付勢力で押圧するようにしたことを特徴とする切換弁。
【請求項２】
請求項１において、前記弁座には第１〜第３の弁孔が設けられ、前記弁体には第１及び第２のポートが設けられ、該弁体を回動操作することにより前記第１〜第３の弁孔が前記第１又は第２のポートと択一的に連通されるように構成されている切換弁。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記弁座は前記弁室を構成する弁本体と別の部材により形成され、弁室内の所定位置に嵌入されている切換弁。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、前記回動操作機構は前記弁本体の所定位置において前記弁室の開口部に嵌合固定された軸受と、該軸受の軸受孔に対し所定位置において往復回動可能に貫通支持された回動操作軸と、該回動操作軸を前記弁体に同期回動可能に連係することと、前記回動操作軸の外端部に連結されたハンドルとにより構成されている切換弁。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、前記導入口は原水を水道等の蛇口から導入するようになっており、前記複数の原水通路は、原水を浄水器側へ供給する第１原水通路、原水をシャワーで放出する第２原水通路及び原水をストレートに吐出する第３原水通路である切換弁。
【請求項６】
請求項５において、前記第１原水通路には、熱水防止弁及び定量栓が設けられている切換弁。  
【請求項７】
請求項６において、前記第１原水通路には該通路内の圧力が所定値以上になった場合にその圧力を前記第２原水通路又は第３原水通路に放出する安全弁が設けられている切換弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば水道の蛇口に用いられ、原水をそのままストレートで吐出したり、シャワーで放出したり、浄水器或いは湯沸かし器等の水質改善、加熱装置に供給したりすることができる切換弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水道の蛇口に装着される切換弁は、蛇口から原水をストレートに吐出する原水ストレートモードと、原水をシャワーモードで放出する原水シャワーモードと、原水を一旦外部に配置した浄水器に供給し浄水をそのままストレートに吐出する浄水ストレートモードとの間で切換られるようになっていた。この切換弁として従来、次のようなものが提案されている。すなわち、弁本体に形成した収容室の所定位置において往復回動される横円柱状のスプールを外部操作可能なハンドルによって往復回動可能に収容する。前記スプールには弁本体に形成された原水の導入口と、複数の原水通路とをそれぞれ連通可能な複数の連通路を形成する。前記各連通路には球状の弁体を収容する。そして、前記ハンドルを操作してスプールを回動すると、複数の球状弁体が原水通路の始端開口、つまり弁孔を開放又は閉鎖し、前記３つのモードの間で、択一的な切り換えが行われるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の切換弁は、横円柱状のスプールを回動するようになっているので、該スプールの外周面と、収容室の内周面との間のシールを行うシールリング及び球状弁体が必要で、部品点数が多くなるという問題があった。又、シールリングを介在した状態でスプールを回動操作する際には、シールリングによる摩擦抵抗が大きいので、スプールの切り換え操作に要する力が大きくなり、モードの切り換え操作上のフィーリングが低下するという問題があった。
【０００４】
さらに、従来の切換弁は、スプールの連通路に球状弁体を前記弁孔に接触又は離間可能に収容しているので、原水の圧力が低下した場合には、弁孔に対し球状弁体が適正状態に押圧されない場合もあり、シール性が問題となる。
【０００５】
本発明は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、部品点数を低減し、モードの切り換え動作フィーリング及びシール性を向上することができる切換弁を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、原水の導入口、弁室及び複数の原水通路を形成した弁本体の前記弁室に対し、前記複数の原水通路にそれぞれ連通される複数の弁孔を有する円盤状の弁座を設け、該弁座に対し前記弁孔に連通可能な少なくとも１つのポートを有する円盤状の弁体を回動して位置の切換可能に接触し、該弁体の上流側の表面に原水の圧力を受ける受圧面を設け、前記弁座と弁体の接触界面のシールを前記受圧面に作用する原水の圧力によって行い、前記弁本体と前記弁体との間に該弁体の回動操作を行う回動操作機構を設け、前記弁座の弁孔の周縁に対し前記弁体の受圧面と反対側の裏面に接触されるシールリング部を一体に形成し、前記弁体を付勢部材によって弁座側に所定の付勢力で押圧するようにしたことを要旨とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記弁座には第１〜第３の弁孔が設けられ、前記弁体には第１及び第２のポートが設けられ、該弁体を回動操作することにより前記第１〜第３の弁孔が前記第１又は第２のポートと択一的に連通されるように構成されていることを要旨とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記弁座は前記弁室を構成する弁本体と別の部材により形成され、弁室内の所定位置に嵌入されていることを要旨とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項において、前記回動操作機構は前記弁本体の所定位置において前記弁室の開口部に嵌合固定された軸受と、該軸受の軸受孔に対し所定位置において往復回動可能に貫通支持された回動操作軸と、該回動操作軸を前記弁体に同期回動可能に連係することと、前記回動操作軸の外端部に連結されたハンドルとにより構成されていることを要旨とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項において、前記導入口は原水を水道等の蛇口から導入するようになっており、前記複数の原水通路は、原水を浄水器側へ供給する第１原水通路、原水をシャワーで放出する第２原水通路及び原水をストレートに吐出する第３原水通路であることを要旨とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項５において、前記第１原水通路には、熱水防止弁及び定量栓が設けられていることを要旨とする。
請求項７に記載の発明は、請求項６において、前記第１原水通路には該通路内の圧力が所定値以上になった場合にその圧力を前記第２原水通路又は第３原水通路に放出する安全弁が設けられていることを要旨とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した切換弁の一実施形態を図１〜図８に従って説明する。
【００１４】
図５に示すように、切換弁１１は蛇口１２の先端開口部に取り付けられ、蛇口１２に設けた開閉弁１３を回動操作することにより原水を第１導管１４を介して浄水器１５に導くようになっている。又、この浄水器１５により浄化された浄水を切換弁１１に導入し、この浄水をストレートで吐出するようになっている。又、切換弁１１は原水をストレートで吐出するモードと、同じく原水をシャワーで放出するシャワーモードとの間でも切換可能に構成されている。
【００１５】
切換弁１１を構成する弁本体１７は、その上部に図１，３に示すように前記蛇口１２から原水を導入する導入口１７ａを形成したボス部１７ｂが一体に形成されている。前記ボス部１７ｂの内周面にはパッキン１８が嵌入され、蛇口１２の先端縁をパッキン１８の開口に貫通した状態で、前記ボス部１７ｂの外周に形成した雄ネジ部に締付けナット１９を螺合することにより切換弁１１を蛇口１２に装着している。
【００１６】
前記弁本体１７内には、有底横円筒状をなす弁室１７ｃが形成され、その右端部は外部に開口されている。この弁室１７ｃは前記導入口１７ａと連通路１７ｄによって連通されている。この弁室１７ｃの底面（図１，２，４の左端内頂面）には、図７に示すように第１〜第３開口１７ｅ，１７ｆ，１７ｇが弁室１７ｃの水平方向に指向する中心軸線を中心とする同一円周上において所定等間隔（この実施形態では１２０°毎に３箇所）に形成されている。前記第１開口１７ｅには第１原水通路１７ｈが連通されている。第２開口１７ｆには第２原水通路１７ｉが連通され、第３開口１７ｇには第３原水通路１７ｊが連通されている。前記第１原水通路１７ｈの中間部には弁収容室１７ｋが形成され、この弁収容室１７ｋには熱水防止弁２０が収容されている。この熱水防止弁２０は図２に示すように弁収容室１７ｋ内に収容されたスプール弁２１Ａと、弁収容室１７ｋ内の温度を検知して伸縮する形状記憶合金バネ２１Ｂと、バイアス用のバネ２１Ｃとにより構成されている。同じく弁収容室１７ｋの先端部には定量栓ホルダー２２を介して原水の流量を定量化する定量栓２３が取り付けられている。前記定量栓２３にはフランジ２４を介して前記第１導管１４が接続されている。
【００１７】
又、弁本体１７には浄水導入口１７ｌが形成され、この浄水導入口１７ｌにはフランジ２５を介して、前記第２導管１６が接続されている。前記浄水導入口１７ｌには図３に示すように浄水通路１７ｎが連通され、浄水をストレートで下方に吐出するようになっている。前記第２原水通路１７ｉは原水を下方に導き、シャワーモードで下方に放出する。第３原水通路１７ｊは原水を下方に導き、ストレートモードで下方に吐出する。
【００１８】
前記弁室１７ｃの底面には例えばＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジェン・ラバー）ゴム等のゴム材よりなる円盤状の弁座２６が所定位置において回動不能に収容されている。この弁座２６には図７に示すように前記第１〜第３開口１７ｅ，１７ｆ，１７ｇと対応するように、第１〜第３弁孔２６ａ，２６ｂ，２６ｃが形成されている。前記第１〜第３弁孔２６ａ，２６ｂ，２６ｃの周縁にはシールリング部２６ｄが形成されている。前記各第１〜第３弁孔２６ａ，２６ｂ，２６ｃの裏面（図１，２，７において左）側には前記第１〜第３開口１７ｅ，１７ｆ，１７ｇの周辺に一体形成した環状の係合突条１７ｏ〜１７ｏを係合するための係合凹部２６ｅ（図１参照）が形成されている。そして、弁室１７ｃの底部において弁座２６が回動しないようにしている。
【００１９】
前記弁座２６と対応するように、前記弁室１７ｃ内には、円盤状の弁体２７が収容されている。この弁体２７には前記第１〜第３弁孔２６ａ，２６ｂ，２６ｃのいずれか１つと連通可能な第１及び第２ポート２７ａ，２７ｂが１８０°隔てて等間隔に形成されている。この弁体２７の外周面にはリング部２７ｃが一体的に形成され、弁室１７ｃの内周面に軽く接触するようにしている。弁体２７の上流側の表面は導入口１７ａから弁室１７ｃ内に導かれた原水の水圧を受けるようになっていて、この水圧により弁体２７の裏面がシールリング部２６ｄに押し付けられシールを行うようになっている。前記受圧面２７ｄにはボス部２７ｅが複数箇所に一体に形成されている。この弁体２７を回動することにより弁室１７ｃの原水を弁座２６の第１〜第３弁孔２６ａ，２６ｂ，２６ｃのいずれか１つに供給するようになっている。
【００２０】
次に、前記弁体２７の往復回動操作機構について説明する。
前記弁室１７ｃの内周面には図１，２に示すように、軸受２８が嵌入され、この軸受２８の中心部に形成した軸受孔２８ａには回動操作軸３１が所定の角度範囲内において往復回動可能に支持されている。前記軸受２８の外周面に形成した環状係合溝２８ｂには、シールリング２９が係合され、軸受２８の外周面と弁室１７ｃの内周面との間のシールを行うようになっている。前記軸受２８の外周面には複数箇所に位置規制突起２８ｃが一体的に外方に向かって突出形成され、前記弁室１７ｃの内周面に形成した係合凹部に係合されている。そして、弁室１７ｃ内において、軸受２８が回動しないようになっている。前記軸受２８の外周面にはネジ孔２８ｄが形成され、図２に示すように弁本体１７のボス部１７ｍに外周からビス３０を内側に貫通して前記ネジ孔２８ｄに螺合することにより軸受２８を弁室１７ｃ内の所定位置に固定している。
【００２１】
前記回動操作軸３１の軸本体３１ａは横円柱状に形成され、その先端部には、フランジ部３１ｂが一体に形成されている。このフランジ部３１ｂには前記弁体２７の複数のボス部２７ｅの係合孔に進退可能に挿入される係合ピン３１ｃが一体に突出形成されている。前記フランジ部３１ｂの中心部にはバネ保持部３１ｄが前記弁体２７に向かって一体的に突出形成されている。このバネ保持部３１ｄの外周面にはコイル状をなす付勢部材としてのバネＢが支持され、バネＢの先端が前記弁体２７に一体形成したバネ保持用のボス部２７ｆに保持されている。このバネＢにより前記弁体２７を常には弁座２６側に付勢するようになっている。
【００２２】
前記回動操作軸３１の外周面と前記軸受２８の軸受孔２８ａ内周面との間にはシールリング３２が介在されている。前記回動操作軸３１の外端部にはハンドル３３がビス３４によって締め付け固定されている。前記ビス３４は前記ハンドル３３の小孔３３ａから前記回動操作軸３１のネジ孔３１ｅに螺合されている。ハンドル３３には操作レバー３３ｂが一体に形成されている。
【００２３】
次に、前記ハンドル３３を回動操作することにより前述した３つのモードにハンドル３３を保持することができるモード保持機構について説明する。
前記軸受２８の外面（図２，７において右側面）側には第１〜第３係合凹部２８ｅ，２８ｆ，２８ｇが前記回動操作軸３１の回動軸線を中心とする同一円周上に所定の間隔（この実施形態では６０°）をおいて形成されている。これらの第１〜第３係合凹部２８ｅ，２８ｆ，２８ｇのいずれか一つと対応するように、前記ハンドル３３の内側壁部にはバネ収容凹部３３ｃが形成されている。このバネ収容凹部３３ｃに収容された付勢バネ３６によって係合ボール３５を前記第１〜第３係合凹部２８ｅ，２８ｆ，２８ｇのいずれか一つに押圧し、弁体２７、回動操作軸３１及びハンドル３３等を選択されたモードに保持するようになっている。
【００２４】
前記弁本体１７の下端部には図１に示すようにボス部１７ｐが一体に形成され、このボス部１７ｐの内周面には、整流板４０が嵌入されている。この整流板４０には図８に示すように多数の整流孔４０ａが形成され、前記第３原水通路１７ｊ及び浄水通路１７ｎの下端開口と連通するように開口４０ｂ，４０ｃが形成されている。前記整流板４０の下面側にはシャワープレート４１がシールリング４２を介して接合されている。このシャワープレート４１には小孔４１ａが多数箇所に形成され、前記第２原水通路１７ｉから原水をシャワー状態にして外部に放出するようになっている。前記ボス部１７ｐの外周面に形成した雄ネジ部には、ジョイントリング４３が螺合され、整流板４０及びシャワープレート４１を所定位置に締め付け固定している。
【００２５】
図８に示すように、前記シャワープレート４１には浄水を下方に吐出するための案内筒４１ｂが形成されている。又、前記シャワープレート４１には原水をそのまま外部に吐出するための案内筒４１ｃが形成されている。前記浄水の案内筒４１ｂには図３に示すようにストレーナ４４が設けられている。前記原水の案内筒４１ｃには水切り４５及びストレーナー４６が設けられている。
【００２６】
前記弁本体１７の内部には安全装置５０が設けられている。この安全装置５０は図１に示すように、弁収容室１７ｑに収容された弁５１と、この弁５１を上方に付勢するコイル状のバネ５２と、このバネ５２を保持するホルダーとにより構成されている。そして、第１原水通路１７ｈ内の原水の圧力が設定圧力以上になったときに、第１原水通路１７ｈ内の原水を第３原水通路１７ｊ（シャワー通路）に導くようになっている。
【００２７】
次に、前記のように構成した切換弁１１について、その動作を説明する。
図９（ａ）は弁座２６の第２弁孔２６ｂに対し弁体２７の第２ポート２７ｂが対応して、第１ポート２７ａは第１弁孔２６ａと第３弁孔２６ｃの間に保持された状態を示す。この状態においては弁室１７ｃから原水が第２ポート２７ｂ、第２弁孔２６ｂ，第２開口１７ｆ、第２原水通路１７ｉを流れ、整流板４０の整流孔４０ａ、シャワープレート４１の小孔４１ａを通って、外部にシャワー状態で放出される。
【００２８】
前記弁体２７が図９（ａ）に示す状態において、ハンドル３３の操作レバー３３ｂによって、時計回り方向に６０度回動されると、弁体２７の第２ポート２７ｂは第２弁孔２６ｂから離隔し、第１ポート２７ａが第１弁孔２６ａに連通される。このため原水が第１ポート２７ａ，第１弁孔２６ａ，第１開口１７ｅ，第１原水通路１７ｈを通る。その後、熱水防止弁２０及び定量栓２３を通りフランジ２４から第１導管１４によって浄水器１５に導かれる。従って、原水から浄水に変化された浄水が浄水導入口１７ｌ、浄水通路１７ｎ、案内筒４１ｂを通し、外部に吐出される。前記弁収容室１７ｋ内の温度が所定の温度以上になると、前記形状記憶合金バネ２１Ｂが作動されて、スプール弁２１Ａにより定量栓２３が閉塞され、熱水の逆流が阻止される。
【００２９】
さらに、前記弁体２７が図９（ｂ）に示す状態において、ハンドル３３の操作レバー３３ｂの回動により時計回り方向に６０°だけ回動されると、第１ポート２７ａが第１弁孔２６ａから離隔され、第２ポート２７ｂが第３弁孔２６ｃに連通される。このため弁室１７ｃ内の原水は第２ポート２７ｂ、第３弁孔２６ｃ，第３開口１７ｇ、第３原水通路１７ｊ及び案内筒４１ｃを通って原水がストレートに放出される。
【００３０】
上記実施形態の切換弁によれば、以下のような特徴を得ることができる。
（１）上記実施形態では、弁本体１７の弁室１７ｃに対し第１〜第３開口１７ｅ，１７ｆ，１７ｇを形成した。弁室１７ｃの底部に弁座２６を接合し、この弁座２６に対し弁体２７を接触させ、この弁体２７を回動操作軸３１及びハンドル３３によって回動操作するようにした。又、前記弁室１７ｃ内には導入口１７ａから弁室１７ｃ内に導かれた原水の圧力が作用し、この圧力によって弁体２７を弁座２６に押圧し、弁座２６と弁体２７の接触界面のシールを図るようにした。このため、前記弁体２７を回動操作するための操作力を低減し、前述した三つのモードの切り換え動作のフィーリングを向上することができる。
【００３１】
（２）上記実施形態では、弁座２６の第１〜第３弁孔２６ａ，２６ｂ，２６  ｃに対し、シールリング部２６ｄを一体的に形成し、弁体２７の裏面を接触するようにした。このため、弁座２６の表面全体に弁体２７の裏面を接触させるのと比較し、第１〜第３弁孔２６ａ，２６ｂ，２６ｃの周りのシール性を向上することができる。
【００３２】
（３）上記実施形態では、弁体２７と回動操作軸３１の間に付勢部材としてのバネＢを介在させ、弁体２７を弁座２６の表面に押圧するようにした。このため、水圧が低下したときにも弁座２６に対し弁体２７を適正に接触させて、弁座２６と弁体２７の接触界面のシール性を向上することができる。
【００３３】
（４）上記実施形態では、弁室１７ｃの底面に対し弁座２６を収容し、この弁座２６をＥＰＤＭ等のゴムにより形成したので、弁座２６が摩耗したとき容易に取り換えを行うことができる。弁座２６に対しシールリング部２６ｄを型成形により容易に形成することができ、製造を安価に行うことができる。
【００３４】
（５）上記実施形態では、弁座２６に対し３つの第１〜第３弁孔２６ａ，２６ｂ，２６ｃを形成し、弁体２７に対し第１及び第２ポート２７ａ，２７ｂを１８０°隔てて形成した。このため、原水ストレートモード、原水シャワーモード、浄水ストレートモードの間で択一的に切り換える動作を弁体２７の回動操作を小さい角度（１２０°）で行うことができ、モードの切り換え動作を容易に行うことができる。
【００３５】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
○  前記弁座２６に対し２つの第１及び第２弁孔２６ａ，２６ｂのみを形成してもよい。又、弁体２７の第１及び第２ポート２７ａ，２７ｂを１つにしてもよい。さらに、第１〜第３弁孔２６ａ，２６ｂ，２６ｃを四つ以上にしてもよい。
【００３６】
○  弁座２６を省略し弁体２７の裏面を第１〜第３開口１７ｅ，１７ｆ，１７ｇに接触させるようにしてもよい。
○  安全装置５０は前記第１原水通路の圧力が所定値以上になった場合にその圧力を第３原水通路１７ｊに放出するようにしてもよい。
【００３７】
○  浄水器１５に代えて、湯沸かし器あるいは蓄熱装置等の加熱手段を用いてもよい。
○  前記弁座２６及び第１〜第３開口１７ｅ〜１７ｇの周囲に形成した係合突条１７ｏを省略し、これに代えて第１〜第３開口１７ｅ〜１７ｇの周囲に環状溝を形成し、その内部に円環状のシールリングを係合する。このシールリングに前記弁体２７の裏面を接触させてもよい。
【００３８】
（定義）
この明細書において、原水は水道の蛇口から吐出される水の他、液体供給源から吐出される液体も含む原液を意味する。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明は部品点数を低減し、複数の吐出モードの切り換え動作フィーリングを向上し、シール性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の切換弁の一実施形態を示す中央部縦断面図。
【図２】  切換弁の中央部平断面図。
【図３】  切換弁の縦断面図。
【図４】  弁体の中央部平断面図。
【図５】  切換弁の使用状態を示す斜視図。
【図６】  切換弁の底面図。
【図７】  切換弁の要部を分解して示す斜視図。
【図８】  整流板、シャワープレート、ジョイントリングの分解斜視図。
【図９】  （ａ）〜（ｃ）は切換弁の切り換え動作を示す説明図。
【符号の説明】
１２…蛇口、１５…浄水器、１７…弁本体、１７ａ…導入口、１７ｃ…弁室、１７ｅ〜１７ｇ…第１〜第３開口、１７ｈ…第１原水通路、１７ｉ…第２原水通路、１７ｊ…第３原水通路、２０…熱水防止弁、２３…定量栓、２６…弁座、２６ａ〜２６ｃ…第１〜第３弁孔、２６ｄ…シールリング部、２７…弁体、２７ａ…第１ポート、２７ｂ…第２ポート、２７ｄ…受圧面、２８…軸受、２８ａ…軸受孔、３１…回動操作軸、３３…ハンドル。
【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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【図８】
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【図９】
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