| 【発明の名称】 |
バルブにおけるシール部材 |
| 【発明者】 |
【氏名】森 保夫
【氏名】福居 佐内
|
| 【要約】 |
【課題】所定の吐出路への切換操作を容易に行うことができるとともに、ごみ、埃等が侵入した場合においてもシール機能を十分に発揮することができるバルブにおけるシール部材を提供する。
【解決手段】円環状に形成されたシール部材３１の内周面において、その外端側と内端側にはそれぞれ第１環状シール突起３３ａと第２環状シール突起３３ｂが突設され、それらの先端部のみがボールバルブの弁体２１に線接触するとともに、両環状シール突起３３ａ，３３ｂ間には保持溝３４が設けられ、線接触を維持するようになっている。また、各環状シール突起３３ａ，３３ｂは弁体２１の周面に沿うように、シール部材３１内周面からその先端までの長さが第１環状シール突起３３ａは長く、第２環状シール突起３３ｂは短くなるように形成されている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 供給路及び複数の吐出路を本体内に設けられた連通室を介して連通するとともに、この連通室内に球体又は円筒体よりなり回転可能に支持された弁体を配設し、この弁体の回転操作により供給路に対し所定の吐出路を切換可能に構成したバルブにおいて、連通室を形成する本体の内壁面と弁体との間に設けられ、少なくとも弁体及び吐出路の間をシールするとともに、内周面上には弁体の周面に沿うように形成された複数の環状シール突起を備え、これら環状シール突起と弁体とが線接触するように構成したバルブにおけるシール部材。
【請求項２】 前記環状シール突起間に弁体との線接触を保持するための保持溝を設けた請求項１に記載のバルブにおけるシール部材。
【請求項３】 前記連通室との間をシールするため、外周面上には本体の内壁面に接触する複数のシールリブを設けた請求項１又は請求項２に記載のバルブにおけるシール部材。
【請求項４】 前記内周面には少なくとも耐久性及び摺動性を有する被覆層を設けた請求項１から請求項３のいずれかに記載のバルブにおけるシール部材。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば球状の弁体を回転させて供給路に対し、シャワー、蛇口等といった所定の吐出路を切換可能に構成したボールバルブにおいて、弁体と吐出路との間をシールするためのバルブにおけるシール部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】通常、例えばボールバルブにおいて、本体後方には給湯配管を接続するための供給路が設けられ、本体の両側方にはシャワー及び蛇口を接続するための一対の吐出路が設けられている。本体内の中央には連通室が設けられるとともに、この連通室を介して供給路及び両吐出路が連通されている。また、連通室内には球状をなす弁体が本体に対し回動できるように支持されるとともに、弁体内には断面Ｌ字状をなす連通路が貫設され、この連通路の一端が供給路に接続されている。そして、弁体を回転させ、連通路の他端を左右いずれかの吐出路に接続することにより、ボールバルブはシャワーと蛇口とを切り換えることができるようになっている。
【０００３】従来、連通室を形成する内壁面において、両吐出路の周縁には環状凹溝が形成されるとともに、この環状凹溝内には円環状をなし、平坦な内周面を備えたシール部材が嵌め込まれている。このシール部材の平坦な内周面は弁体の周面が圧接され、連通室の内壁面と弁体との間に形成される隙間を塞ぐことによって、弁体と吐出路との間をシールするようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来のシール部材によれば、その内周面全体が弁体の周面に対し面接触していることから、弁体との摺接により生ずる摩擦抵抗が大きなものとなり、吐出路の切換操作をしづらいという問題があった。また、長期間使用しているうちにごみ、埃等がシール部材と弁体との間に入り込み、隙間が形成されることによってシール機能を十分に発揮することができなくなる場合があるという問題があった。
【０００５】この発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、所定の吐出路への切換操作を容易に行うことができるとともに、ごみ、埃等が侵入した場合においてもシール機能を十分に発揮することができるバルブにおけるシール部材を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために、請求項１に記載のバルブにおけるシール部材の発明は、供給路及び複数の吐出路を本体内に設けられた連通室を介して連通するとともに、この連通室内に球体又は円筒体よりなり回転可能に支持された弁体を配設し、この弁体の回転操作により供給路に対し所定の吐出路を切換可能に構成したバルブにおいて、連通室を形成する本体の内壁面と弁体との間に設けられ、少なくとも弁体及び吐出路の間をシールするとともに、内周面上には弁体の周面に沿うように形成された複数の環状シール突起を備え、これら環状シール突起と弁体とが線接触するように構成したものである。
【０００７】請求項２に記載のバルブにおけるシール部材の発明は、請求項１に記載の発明において、前記環状シール突起間に弁体との線接触を保持するための保持溝を設けたものである。
【０００８】請求項３に記載のバルブにおけるシール部材の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記連通室との間をシールするため、外周面上に本体の内壁面に接触する複数のシールリブを設けたものである。
【０００９】請求項４に記載のバルブにおけるシール部材の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明において、前記内周面には少なくとも耐久性及び摺動性を有する被覆層を設けたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、この発明をボールバルブに具体化した実施形態について詳細に説明する。
【００１１】図３に示すように、ボールバルブを構成する本体ケース１１は四角箱状に形成され、その後壁中央には供給孔１２が貫設されるとともに、この供給孔１２内に供給管１３が挿通されることにより、供給管１３の内側に供給路１４が形成されている。本体ケース１１の左右両側壁にはそれぞれ吐出孔１５が貫設されるとともに、各吐出孔１５にはそれぞれ吐出管１６が挿通されることにより、それらの内側に吐出路１７ａ，１７ｂが形成されている。これら供給路１４及び吐出路１７ａ，１７ｂはそれぞれ本体ケース１１内に形成された連通室１１ａに連通されている。また、各吐出管１６にはそれぞれほぼ横Ｌ字状をなす連結管１８が連結されるとともに、これら連結管１８を介して左側の吐出管１６には図示されないシャワーが、右側の吐出管１６には図示されない蛇口がそれぞれ接続されている。
【００１２】本体ケース１１前壁には連通室１１ａに連通されるように挿通孔１９が貫設され、この挿通孔１９には丸棒状をなす軸部２０がその前端を本体ケース１１外部に露出するように挿着されている。軸部２０の後端部は縮径され、連通室１１ａ内に突出するとともに、この後端部は連通室１１ａ内に配設された球状をなす弁体２１の嵌合孔２１ａに嵌合されている。また、軸部２０の前端部には把持部２２が取付けられている。そして、この把持部２２を手で把持して回動させることによって、弁体２１は軸部２０を中心に連通室１１ａ内を回動できるようになっている。なお、軸部２０上には一対のＯ−リング２３が装着され、軸部２０と挿通孔１９を形成する本体ケース１１の内壁面との間の隙間をシールするようになっている。
【００１３】弁体２１内には断面逆Ｌ字状をなす連通路２４が貫設されるとともに、この連通路２４の一端には供給管１３の先端部が挿入されている。この供給管１３の基端部には図示されない給湯配管が接続されるとともに、給湯配管から供給された温水は供給路１４を通って連通路２４内に供給される。連通路２４の他端は左側の吐出路１７ａに接続されるとともに、図中に矢印で示すように、連通路２４内に供給された温水は吐出路１７ａを通ってシャワーに供給される。そして、ボールバルブは把持部２２の回動操作により弁体２１を１８０゜回動させ、連通路２４の他端を右側の吐出路１７ｂに接続させることによって、温水の吐出をシャワーから蛇口へと切り換えることができるようになっている。
【００１４】弁体２１の連通路２４から左右どちらかの吐出路１７ａ，１７ｂへと温水が供給される際、本体ケース１１の左右の内側壁と弁体２１との間に隙間２５が形成されていることから、温水はこれらの隙間２５を通って外部へ漏出しようとする。このような温水の漏出を防止するために、各隙間２５内にはシール部材３１がそれぞれの隙間２５を塞ぐように嵌め込まれている。図１及び図２（ａ），（ｂ）に示すように、シール部材３１は円環状に形成され、その中心に挿入孔３２を有するとともに、この挿入孔３２の内側に吐出管１６が挿入されるようになっている。
【００１５】シール部材３１の内周面において、その外端側と内端側にはそれぞれ第１環状シール突起３３ａと第２環状シール突起３３ｂが突設されるとともに、両環状シール突起３３ａ，３３ｂの先端は断面半円状に形成されている。これら環状シール突起３３ａ，３３ｂはその先端部のみが弁体２１に線接触しつつ、シール部材３１と弁体２１との間をシールするようになっている。また、各環状シール突起３３ａ，３３ｂは弁体２１の周面に沿うように、シール部材３１内周面からその先端までの長さが第１環状シール突起３３ａは長く、第２環状シール突起３３ｂは短くなるように形成され、弁体２１に接触する際、その形状を大きく変えないように構成されている。そして、弁体２１はその両側部がシール部材３１の内側に位置するようにして配置されている。
【００１６】両環状シール突起３３ａ，３３ｂ間には所定の幅及び深さに設定された保持溝３４が形成され、両環状シール突起３３ａ，３３ｂの弁体２１への線接触が維持されるようになっている。加えて、弁体２１及び両環状シール突起３３ａ，３３ｂ間にごみ、埃等が入り込んだ場合、弁体２１の回動に伴ってごみ、埃等はこの保持溝３４内に移動されるとともに、保持溝３４内にごみ、埃等が保持されて、弁体２１と両環状シール突起３３ａ，３３ｂとの接触が保持されるようになっている。
【００１７】シール部材３１外周面の外端面及び外側面にはそれぞれ２つのシールリブ３５が円環状をなすように突出形成されている。これらシールリブ３５はその先端が本体ケース１１の内壁面１１ｂに接触されることにより、シール部材３１と本体ケース１１との間を各々二重にシールするようになっている。また、各シールリブ３５はそれぞれが所定幅だけ離間して設けられ、弁体２１に圧接されたシール部材３１がその形状を大きく変化させることを防止するようになっている。さらに、各シールリブ３５は断面円弧状に形成され、本体ケース１１の内壁面１１ｂとの接触面積を小さくすることにより、内壁面１１ｂに対する押圧力を強くしてシール機能を良好に発揮するようになっている。
【００１８】シール部材３１は弾性体３６と、この弾性体３６上を被覆するように設けられた合成樹脂製の被覆層３７とから形成され、被覆層３７は弁体２１に接触するようにシール部材３１内周面側に一体形成されている。
【００１９】前記弾性体３６は耐久性に優れるとともに、弁体２１に対し各環状シール突起３３ａ，３３ｂを十分に密接させるように弾力性を有する材料により形成されることが好ましい。このような材料としては、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、クロロプレンゴム、シリコーンゴム等の合成ゴム、あるいは天然ゴムが用いられる。この実施形態において弾性体３６の材料としては、水道水に含まれる次亜塩素酸塩、塩素等の塩素系化合物に対する耐久性が優れていることからＮＢＲ又はＨ−ＮＢＲが用いられている。
【００２０】前記被覆層３７は少なくとも耐久性及び摺動性を有する材料により形成されることが好ましい。このような材料としては、超高分子ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、アラミド樹脂、フッ素樹脂等があり、中でもフッ素樹脂は摩擦係数が低く最も好ましい。フッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等が用いられる。
【００２１】次に、前記バルブにおけるシール部材３１の作用について以下に記載する。さて、図１に示すようなシール部材３１はインサート成形法により製造され、まず、予め成形された被覆層３７を内表面に所定の凹凸面を有する型枠内に配置し、その内面に接着剤を塗布した後、被覆層３７を覆うように型枠内に弾性体３６を形成する溶融したＮＢＲが流し込まれる。次いで、ＮＢＲが硬化した後に型枠を離型すると、型枠の凹凸面に対応してその表面に両環状シール突起３３ａ，３３ｂ、保持溝３４、シールリブ３５が形成されたシール部材３１が製造される。
【００２２】図３に示すように、上記のようにして形成されたシール部材３１はその挿入孔３２内に吐出管１６が挿通されるようにして連通室１１ａ内に装着される。そして、両環状シール突起３３ａ，３３ｂに接触するように弁体２１が配設され、軸部２０、把持部２２等が組み付けられてボールバルブが構成される。
【００２３】このボールバルブを用いた各吐出路１７ａ，１７ｂへの切換操作について以下に説明する。図３中に矢印で示すように、この状態で給湯配管から供給される温水は、まず、供給路１４及び連通路２４を通って左側の吐出路１７ａへと送られ、図示されないシャワーへと供給される。シャワーから蛇口へと切り換える場合には、まず把持部２２を所定方向に回動させ、軸部２０を回動させる。すると、連通室１１ａ内において軸部２０に一体化された弁体２１は回動しつつ、左側の吐出路１７ａへ供給される温水の流量を減少させる。そして、把持部２２を９０゜回動させたとき、両吐出路１７ａ，１７ｂへの温水の供給が停止される。このまま弁体２１を１８０゜回動したとき、連通路２４が右側の吐出路１７ｂに接続され、温水は蛇口へと供給される。
【００２４】上記バルブの切換操作において、シール部材３１は内周面の両環状シール突起３３ａ，３３ｂを弁体２１に対し線接触させることにより接触面積が小さく、弁体２１が回動するときに生ずる摩擦力が低減されるため、大きな力をかけることなく把持部２２の回動が行われる。また、両環状シール突起３３ａ，３３ｂ間に設けられた保持溝３４によって弁体２１に対する線接触が維持されるとともに、弁体２１との間に入り込んだごみ、埃等はこの保持溝３４内に保持される。
【００２５】加えて、シール部材３１の外面に所定幅だけ離間した複数のシールリブ３５を設けたことにより、弁体２１に圧接されたシール部材３１の大きな形状の変化が防止されるとともに、本体ケース１１の内壁面１１ｂとの接触面積を小さくすることで内壁面１１ｂに対する押圧力が強くなり、シール部材３１と内壁面１１ｂとの間が確実にシールされる。さらに、シール部材３１の内周面に被覆層３７を設けることにより、シール部材３１に弁体２１が常に摺接される状況であっても、良好なシール機能を長期間得られる。
【００２６】前記の実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。
・ シール部材３１に第１及び第２環状シール突起３３ａ，３３ｂを設け、各環状シール突起３３ａ，３３ｂが弁体２１に対し線接触するように構成したことから、弁体２１との接触面積を小さくすることで摺接抵抗を低減し、吐出路１７ａ，１７ｂの切換操作を容易に行うことができる。加えて、ごみ、埃等が侵入した場合においても、これらごみ、埃等がシール部材３１と弁体２１との間にとどまらず、両環状シール突起３３ａ，３３ｂ間に移動されるため、シール機能を十分に発揮することができる。さらに、各環状シール突起３３ａ，３３ｂを弁体２１の周面に沿うように、第１環状シール突起３３ａを長く、第２環状シール突起３３ｂを短く形成したことにより、弁体２１が摺接される際のシール部材３１の変形が小さく、摺接抵抗を低減しつつ、良好なシール機能を得ることができる。
【００２７】・ 両環状シール突起３３ａ，３３ｂ間に保持溝３４を設けることにより、弁体２１に対し常に線接触を維持することができるとともに、弁体２１とシール部材３１との間に侵入したごみ、埃等がこの保持溝３４内に保持されるため、シール機能をより効果的に発揮することができる。
【００２８】・ シール部材３１の外周面にシールリブ３５を設けることにより、弁体２１が圧接された状態であってもシール部材３１は所定形状を維持することができ、本体ケース１１の内壁面１１ｂとの間に隙間が形成されることを防止することで、より良好なシール性を得ることができる。加えて、各シールリブ３５の先端を断面円弧状としたことにより、シールリブ３５を本体ケース１１の内壁面１１ｂに密着させることができ、さらに良好なシール性を得ることができる。
【００２９】・ シール部材３１の内周面に耐久性及び摺動性を有する被覆層３７を設けたことから、この被覆層３７が弁体２１と接触することにより、良好な操作性を維持しつつ、シール性を長期間保持することができる。
【００３０】・ 弁体２１が球状をなしていることから、その両側部がシール部材３１の内側に入り込むようにしてシールされるため、より高度なシール性を得ることができる。
【００３１】なお、本実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 図４に示すように、被覆層３７を省略して弾性体３６のみでシール部材３１を形成してもよい。この場合、弾性体３６を形成する材料としては、弁体２１との摩擦力を低減するため自己潤滑性を有するものが好ましい。このような材料としては、前に挙げたゴム材料にオイルが配合されたものが用いられる。
【００３２】あるいは、弾性体３６を形成する材料としてＥＰＤＭ、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲ等の合成ゴムに前に挙げたフッ素樹脂が配合されたものを用いてもよい。このように構成した場合、シール部材３１を製造する際、被覆層３７を形成する工程を省略することができ、シール部材３１をより容易に製造することができる。
【００３３】・ バルブは実施形態で示したボールバルブに限定されるものではなく、例えば図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、円筒状をなす弁体２１を備えたバルブでもよい。
【００３４】この場合、図５（ａ），（ｂ）に示すように、外端側の第１環状シール突起３３ａと内端側の第２環状シール突起３３ｂとが同じ長さとなるように設けられたシール部材３１を断面円弧状をなすように形成し、一対のシール部材３１を弁体２１の両側方から挟み込むようにして装着してもよい。
【００３５】あるいは、図５（ｃ），（ｄ）に示すように、シール部材３１は平板状をなし、弁体２１の軸線方向に並ぶ第１及び第２環状シール突起３３ａ，３３ｂは互いに同じ長さとなるように設けられている。また、弁体２１の周方向に並ぶ第１及び第２環状シール突起３３ａ，３３ｂは第１環状シール突起３３ａが長く、第２環状シール突起３３ｂが短くなるように設けられている。そして、このように形成された一対のシール部材３１を弁体２１の両側方から挟み込むようにして装着してもよい。
【００３６】このように構成した場合においても、良好なシール機能を得ることができる。
・ 図６（ａ）に示すように、供給管１３と弁体２１との間をシールすることができるように、実施形態のシール部材３１を凹状に合計３つ装着してもよい。この場合、隣接するシール部材３１の角部同士が重なり合わないように、各シール部材３１の形状を調整することが好ましい。
【００３７】あるいは、図６（ｂ）に示すように、吐出路１７を左側方に１つのみ有するバルブの場合には、シール部材３１をＬ字状に合計２つ装着したり、供給管１３と弁体２１との間に装着されたシール部材３１を省略して左側に１つのみシール部材３１を装着してもよい。
【００３８】このように供給管１３と弁体２１との間にシール部材３１を装着した場合には、これらの間からの漏水をも防止することができる。
・ 環状シール突起３３の数は２つに限定されるものではなく、各環状シール突起３３を弁体２１の周面に沿うように３つ以上設ける等してもよい。
【００３９】このように構成した場合、より高度なシール機能を得ることができる。
・ 保持溝３４は２つの環状シール突起３３間に１つ設けられることに限定されるものではなく、２つ以上設ける等してもよい。
【００４０】このように構成した場合、保持溝３４間に壁が形成されるため、ごみ、埃等をより良好に保持することができる。さらに、前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
【００４１】・ 前記弁体を球体により形成した請求項１から請求項４のいずれかに記載のバルブにおけるシール部材。このように構成した場合、より高度なシール性を得ることができる。
【００４２】・ 前記シール部材は自己潤滑性を有するものである請求項１から請求項４のいずれかに記載のバルブにおけるシール部材。このように構成した場合、弁体とシール部材との間に生ずる摩擦力を低減することができる。
【００４３】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれば、次のような効果を奏する。請求項１に記載の発明のバルブにおけるシール部材によれば、所定の吐出路への切換操作を容易に行うことができるとともに、ごみ、埃等が侵入した場合においてもシール機能を十分に発揮することができる。
【００４４】請求項２に記載の発明のバルブにおけるシール部材によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、シール機能をより効果的に発揮することができる。請求項３に記載の発明のバルブにおけるシール部材によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の効果に加えて、さらに良好なシール性を得ることができる。
【００４５】請求項４に記載の発明のバルブにおけるシール部材によれば、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明の効果に加えて、良好な操作性を維持しつつ、シール性を長期間保持することができる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】５９７０１４４２０
【氏名又は名称】マツイ機器工業株式会社
|
| 【出願日】 |
平成１１年６月４日（１９９９．６．４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６８７５５
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
|
| 【公開番号】 |
特開２０００−３４６２１３（Ｐ２０００−３４６２１３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１２月１５日（２０００．１２．１５） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１５８３４９ |
|