摺動シール機構及び水栓用弁体
【課題】 固定部に対して可動部が摺動して接触する各種機構に適用することができ、安定に摺動することができ、摩耗欠損や接触面からの水系媒体のもれを生ずることがない摺動シール機構及び水栓用弁体を提案する。
【解決手段】 可動部５と固定部３とからなる水栓用弁体１であって、何れか一方（３）はゴム成形体であり、且つ少なくともその接触面表層部がハロゲン化ゴムで形成され、他方（５）は硬質樹脂成形体であり、その接触面にて両者（３，５）を圧接してなる。
【解決手段】 可動部５と固定部３とからなる水栓用弁体１であって、何れか一方（３）はゴム成形体であり、且つ少なくともその接触面表層部がハロゲン化ゴムで形成され、他方（５）は硬質樹脂成形体であり、その接触面にて両者（３，５）を圧接してなる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固定部に対して可動部が接触しながら摺動する各種機構に適用することができ、安定に摺動することができ、摩耗欠損や接触面からの水、水系媒体、空気等のもれを生ずることがない摺動シール機構及び水栓用弁体に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より固定部に対して可動部が接触しながら摺動する各種シール機構が知られているが、具体的にはシリンダ状の固定部に対して杆状の可動部が接触しながらスライド（摺動）するような型式と、それぞれ面板状の固定部と可動部とが接触しながら直線変位或いは回転（摺動）するような型式とに大別される。これらの機構は液体又は液状物を固定部と可動部との接触面から漏洩することなく作動させることを目的とするものであって、例えば前者の型式としてはシリンダを用いた送出装置などがあり、後者の型式としては水栓用の弁体などがある。最も簡易な送出装置として、１回のみ使用するディスポーザブル注射器は、本来ガラス製のシリンダ本体や挿入杆がそれぞれプラスチック製であって、シリンダ内部に充填される注射液のシール性を向上するため、挿入杆の先端やその側周にゴム成形体などの弾性材料（例えばＯリングなど）を取り付けた構成のものも知られている。
【０００３】また、各種型式の水栓や湯水混合水栓は、その殆どがレバーなどの操作により可動する可動部（板）を固定部（板）と面接触させながら摺動する機構であり、可動部（板）と固定部（板）とのそれぞれに形成された孔を連通させることにより、通・止水、及び通水量の調整を行っている。そして、これらの弁体は、可動部（板）と固定部（板）とのそれぞれがセラミック成形体等で、接触面が鏡面仕上げしたものであり、さらにその接触面には微量のグリース等を介在させている。このように、高い平滑性を有する二面が接触しており、しかもグリース等が介在されているので、この接触面からの漏水等は到底生じない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記構成の送出装置（ディスポーザブル注射器）は、挿入杆の先端や側周に取り付けたＯリング等の弾性材料がプラスチック製のシリンダ内壁と弾性的に圧接しつつ摺動するので、注射液のシール性には優れているが、引き出しや押し込み等の摺動に際して摩擦抵抗が大きく且つ変化するので、操作性に難があった。即ち人体への薬液注射は微妙な手加減を必要とするが、ゴムと硬質樹脂の摩擦係数は表面に有効な潤滑剤の介在がないと、粘り着きが起こって極端に大きくなり易く、且つ静と動の摩擦係数の差が拡大する（１．０以下〜５．０位の変化）。その結果、挿入杆の動きがぎこちなくなって患者に苦痛を与えることになる。これは潤滑剤の塗布により解決することができるが、注射薬液は本来極めて多様であり、この何れにも無害で有効な潤滑剤の調整は困難であるから、潤滑剤を用いることなくこの問題が解決されることが望ましい。
【０００５】また、前記構成の弁体は、長期間継続使用して十万回以上の摺動や、冷水・熱水のヒートサイクルが繰り返されることにより、接触面に介在させたグリース等が微量ずつ損失してしまう。このグリース等は、可動部（板）の摺動に際して摩耗を防ぐと共に接触気密性を向上させるシール作用も果たしているため、グリース等が微量ずつ失われていくと、可動部（板）と固定部（板）とが摩耗したり、密着面からの漏水が生じたりすることがあった。更にグリースが劣化変質して極端に粘調になり、レバーの動きが阻害されて弁全体を交換するに至ることもあった（弁が分解構造ではない為）。さらに、これら可動部（板）と固定部（板）とは共にセラミック成形体であって、接触面を鏡面仕上げしたものであるから、高い寸法精度の成形技術と研磨技術とを必要とするため、部材コストが高いものであった。
【０００６】そこで本発明者は、例えばディスポーザブル注射器などの各種送出装置や各種型式の水栓用弁などに適用することができ、安定な摺動操作と高いシール性とを併せ持つ摺動シール機構を提案することを目的とする。特に各種型式の水栓、湯水混合水栓などに適用する弁体としては、接触面にグリースを用いることなく半永久的に安定な通・止水、及び通水量の調整操作を実現でき、部材コストも安価な水栓用弁体をすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するために手段】本発明は前記に鑑み提案されたものであって、固定部と該固定部に対して摺動する可動部とからなる摺動シール機構であって、何れか一方はゴム成形体であり、且つ少なくともその接触面表層部がハロゲン化ゴムで形成され、他方は硬質樹脂成形体であり、その接触面にて両者を圧接することを特徴とする摺動シール機構に関するものである。
【０００８】また、本発明は、上記摺動シール機構の一実施態様として水栓用弁体をも提案する。尚、水栓用弁体は、周知のように固定部と可動部とのそれぞれに形成された通水孔を連通させることにより、通・止水、及び通水量の調整を行うものであるが、固定部と可動部との接触面における漏水を防止するという点で摺動シール機構の一実施態様といえる。そして、この水栓用弁体は、可動部と固定部とからなり、何れか一方はゴム成形体であり、且つ少なくともその接触面側の表層部がハロゲン化ゴムで形成され、他方は硬質樹脂成形体であり、その接触面にて両者を圧接することを特徴とする。その際、固定部は接触面表層部がハロゲン化ゴムで形成されるゴム成形体であって、可動部は硬質樹脂成形体であることが望ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】前述のように本発明の摺動シール機構及び水栓用弁体は、何れか一方は少なくともその接触面表層部がハロゲン化ゴムで形成されるゴム成形体であり、他方は硬質樹脂成形体であり、その接触面にて両者を圧接する構成であるから、以下、水栓用弁体の説明及び実施例にて摺動シール機構の説明及び実施例に代える。
【００１０】前記本発明の水栓用弁体は、可動部と固定部とからなり、従来と同様にそれぞれに形成された孔を連通させることにより、通・止水、及び通水量の調整を行うものである。但し本発明の場合には、従来のように可動部及び固定部が何れもセラミックス製の成形体ではなく、何れか一方がゴム成形体、即ち柔軟で弾性を有し、形状変形が可能であり、しかも復元性を有する成形体であり、且つ少なくともその接触面側が平坦平滑であり、且つ表層部がハロゲン化ゴムで形成される。ハロゲン化ゴムは、ゴムにハロゲンを作用させて得られるゴム誘導体であって、ハロゲンを作用させる前のゴム成形体よりも硬質で摩擦係数が低い。具体的にはクロロプレンゴム（ＣＲ）やアクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）などに塩酸などを作用させてハロゲン化する。このハロゲン化ゴムの反応層の深さ（表層部）は０．１〜１．０ｍｍ程度が好適である。これが深（厚）過ぎると、ゴム成形体の全体が硬化して相手部材（硬質樹脂成形体）に対するナジミ性が低下してシールとしての気密性が失われる。
【００１１】ゴム成形体とした一方に対して他方は、硬質樹脂成形体であって、ゴム成形体の接触面表層部であるハロゲン化ゴムとの接触により、気密性を保つ為に表面が平坦平滑で、耐摩耗性の高い硬質樹脂の成形体を用いる。具体的にはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）成形体やポリアセタール成形体などを用いる。
【００１２】そして、これら可動部と固定部とを接触させるのであるが、何れか一方或いは両方を押圧して接触面にて両者を圧接させた状態とする。この状態では、ゴム成形体である方が弾性変形してナジミ接触することになるため、基本的に接触面にはグリース等を介在させる必要がない。一般にゴム成形体と硬質樹脂成形体との組み合わせによる摺動面のシール性は初期的には良好であるが、有効な潤滑剤が介在しないと、耐久的には硬質樹脂成形体側が急速に摩耗損傷して気密性が失われる。ゴム成形体側は摩耗しないが、硬質樹脂成形体の欠落破片がゴム表面に固着して表面の平坦平滑状態が失われ、シール部材としての適性が損なわれる。このために通常はグリースや油等の潤滑剤を使用することになるが、本発明では既述の通り、潤滑剤の使用を適当としない（好ましくない）用途において対応せんとするものであり、接触面の表層部にハロゲン化加工を施したゴム成形体を用いることにより、潤滑剤の介在無しに硬質樹脂成形体を摩耗させることがないので、水或いは熱水中においても充分な実用耐久性を有する。また、摩擦係数が小さくなるので、水栓レバーや注射器の挿入杆の操作荷重が小さく、且つ静及び動の摩擦係数差も小さいので、レバーや挿入杆が軽く且つ滑らかに操作できて使い易い。更にグリース等を使用した従来品は、長期使用によってレバーの動きがだんだん重くなったり、極端な場合には水栓弁の変換に至るものもあったが、本発明ではそのようなことが一切なく、安定に操作することができる。
【００１３】本発明の水栓用弁体について、図示実施例に基づいて以下に詳細に説明する。図１〜４に示す水栓１は、水栓のみ或いは湯栓のみに適用される型式のものであって、ケーシング２の嵌合溝部２１の底部にゴム成形体からなる固定部３が嵌め付けられ、その上面に、レバー４の操作によって可動する硬質樹脂成形体からなる可動部５が嵌め付けられ、蓋体６の取付けにより固定部３と可動部５とを圧接させる構成である。
【００１４】図示実施例のケーシング２は、固定部３及び可動部５を嵌め付ける嵌合溝部２１の底部に通水孔２２が設けられ、最下方に形成された排出口２３から水が吐出されるものである。また、嵌合溝部２１の底部から、先端（上端）が丸められた傾動杆２４が突出しており、該傾動杆２４は側方に取り付けられたレバー４の軸体４１に一体に固定され、レバー４の先端を上下動することにより一体に傾動する。
【００１５】図示実施例の固定部３は、クロロプレンゴムの板状成形体であり、接触面表層部である上面は塩化ゴムである。また、この固定部３の形状構成は、中央に円形の通水孔３１が、端部に略矩形状の貫通孔３２が形成された板状であり、前記ケーシング２の嵌合溝部２１の平面形状とほぼ同一の平面形状を有する。尚、貫通孔３２は前記傾動杆２４の挿通させると共にその傾動を妨げない。
【００１６】図示実施例の可動部５は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製の板状成形体である。また、この可動部５の形状構成は、中央に円形の通水孔５１が、端部に略矩形状の溝５２が形成された板状であり、前記ケーシング２の嵌合溝部２１及び固定部３と同一の幅寸法を有するが、長さが短い平面形状を有する。尚、溝５２は前記傾動杆２４の先端が嵌合する。
【００１７】前記可動部５を固定部３上に嵌め付けた状態では可動部５の上端は僅かに嵌合溝部２１の上端より上に位置している。即ち嵌合溝部２１の高さ寸法は、固定部３の厚みと可動部５の厚みとの和よりも小さく（低く）形成されている。したがって、蓋体６を嵌め付けて強固に締め付けることにより、可動部５と固定部３とを圧接させることができる。この蓋体６は、中央に通水孔６１が、側周にケーシング２の内側取付部（雌螺子部）２５に取り付けられる雄螺子部６２が設けられている。尚、閉栓状態において水道水圧は可動部５を固定部３に圧接するように作用するので、この力もまた気密性に寄与するものである。
【００１８】その後、蓋体６を覆うように連結部７を嵌め付ける。この連結部７は、中央に例えば貯水タンクの下端から延在する管や水道管（図示せず）等からの通水を連絡する通水孔７１が形成される複数部材からなり、その縁部にビス等の取付機構７２が設けられる部材７Ｂ、ケーシング２の外側取付部（雄螺子部）２６に取り付けられる雌螺子部７３が設けられる部材７Ａ、第１シール材７Ｃ、第２シール材２Ｄを一体状に組み合わせて構成される。
【００１９】したがって、この水栓１を貯水タンクの下端から延在する管や水道管（図示せず）等に取り付けてレバー４を操作し、図３の状態とすると、傾動杆２４が最外側に位置して可動部５も最外側に位置する。この状態では、可動部５の通水孔５１はその上下の通水孔６１，３１とは連通せず、その上下の通水孔６１，３１は可動部５にて遮断されるので、止水状態となる。これに対し、レバー４を操作し、図４の状態とすると、傾動杆２４が傾動して最内側に位置し、それに伴って可動部５が水平方向にスライド移動して最内側に位置する。この状態では、可動部５の通水孔５１が上下の通水孔６１，３１と連通し、連結部７（通水部７１）から順に蓋体６（通水部６１）、可動部５（通水部５１）、固定部３（通水部３１）、嵌合溝部２１（通水孔２２）、排出口２３まで一連に連通するので、通水状態となる。
【００２０】そして、図示実施例の水栓は、常温水道水及び水道用給湯器による８０℃熱水の夫々における１０万回の耐久テストにおいて、気密性及びレバーの操作性において、異常は認められなかった。尚、レバー４の最上端（止水状態）から最下端（通水状態）へ、再び最上端へ戻す直線変位を１サイクルとし、これを１０万回繰り返した。また、可動部５及び固定部３の摺動気密面には使用上の支障となるような摩耗損傷は認められなかった。
【００２１】このように本発明の水栓用弁体は、可動部が硬質樹脂成形体であって、固定部がゴム成形体であり、これらを圧接してなる構成であるため、従来のようにグリース等を必要とすることがなく、長期間継続して安定な通・止水、及び通水量の調整操作を実現することができる。また、本発明における可動部及び固定部は、何れも素材的に成形が容易であり、しかもゴムのナジミ性によって高い寸法精度で成形しなくても両者を十分に圧接させることができれば何等問題を生じないので、従来のように高い寸法精度の成形技術も研磨技術も必要でなく、部材コストを低減することができる。
【００２２】また、前記図示実施例に限らず、本発明はどのような型式の水栓、或いは湯水混合水栓などにも適用することができる。例えば図５〜７に示す弁体は、公知の湯水混合水栓用の弁体であって、上方に位置する可動部８と、下方に位置する固定部９とからなる構成であり、図示しないレバーを上下動させることにより通・止水、及び通水量の調整を行い、レバーを横方向にスライドさせることにより冷水・温水の温度調整を行う。この場合も前記実施例と同様に可動部８を硬質樹脂成形体とし、固定部９をゴム成形体（接触面はハロゲン化ゴム）としても良いし、逆に可動部８をゴム成形体（接触面はハロゲン化ゴム）とし、固定部９を硬質樹脂成形体としても良い。尚、可動部８の通孔８１は鉛直孔であるが、固定部９の３つの通孔９１〜９３は全て内壁面が傾斜する偏心孔である。
【００２３】可動部８をクロロプレンゴム成形体（接触面表層部は塩化ゴム）とし、固定部９をポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）成形体とした本発明の実施例では、常温水道水及び水道用給湯器による８０℃熱水の混合水栓における１０万回の耐久テストにおいて、気密性及びレバーの操作性において、異常は認められなかった。尚、図示しないレバーを８の字状に旋回変位することを１サイクルとし、これを１０万回繰り返した。また分解検査において可動部８のゴム成形体（接触面表層部はハロゲン化加工）及び固定部９の硬質樹脂成形体共に摺動接触面に使用上の支障となるような摩耗損傷は認められなかった。
【００２４】このように形状構成は従来の公知の弁体であっても、本発明の弁体は、長期間継続して安定な通・止水、及び通水量の調整操作を実現することができることが確認された。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明の摺動シール機構及び水栓用弁体は、可動部及び固定部の何れか一方がゴム成形体で、且つ接触面表層部がハロゲン化ゴムで形成され、他方は硬質樹脂成形体であり、これらを圧接した構成であるため、安定に摺動させることができ、摩耗欠損や接触面からの水系媒体のもれを生ずることがない。摺動シール機構の適用例としては、潤滑性を持たない流体、例えば水、水系媒体、薬液の化学物質、空気等をシールしつつ、摺動する相手材料が硬質樹脂成形体である、ゴム成形体、Ｏリング、オイルシール、Ｖパッキング等からなるシール機構全般に潤滑剤の介在なしに適用される。特に水栓用弁体では、各種型式の水栓や湯水混合水栓に適用することができ、接触面にグリースを用いることなく半永久的に安定な通・止水、及び通水量の調整操作を実現できる。また、例えば本発明における可動部及び固定部を高い寸法精度で成形しなくても十分に圧接させることができれば何等問題を生じないので、従来のように高い寸法精度の成形技術も研磨技術も必要でなく、部材コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の弁体の一実施例を適用した水栓を構成する各部材を示す分解斜視図である。
【図２】図１の各部材の側断面図である。
【図３】図１の水栓の止水時の状態を示す側断面図である。
【図４】図１の水栓の通水時の状態を示す側断面図である。
【図５】（ａ）弁体の可動部を示す平面図、（ｂ）底面図である。
【図６】（ａ）弁体の固定部を示す平面図、（ｂ）底面図である。
【図７】（ａ）図５の可動部及び図６の固定部を組み合わせた本発明の弁体の他の一実施例を示す平面図、（ｂ）側面図である。
【符号の説明】
１ 弁体
２ ケーシング
３ 固定部
４ レバー
５ 可動部
６ 蓋体
７ 連結部
８ 可動部
９ 固定部
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固定部に対して可動部が接触しながら摺動する各種機構に適用することができ、安定に摺動することができ、摩耗欠損や接触面からの水、水系媒体、空気等のもれを生ずることがない摺動シール機構及び水栓用弁体に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より固定部に対して可動部が接触しながら摺動する各種シール機構が知られているが、具体的にはシリンダ状の固定部に対して杆状の可動部が接触しながらスライド（摺動）するような型式と、それぞれ面板状の固定部と可動部とが接触しながら直線変位或いは回転（摺動）するような型式とに大別される。これらの機構は液体又は液状物を固定部と可動部との接触面から漏洩することなく作動させることを目的とするものであって、例えば前者の型式としてはシリンダを用いた送出装置などがあり、後者の型式としては水栓用の弁体などがある。最も簡易な送出装置として、１回のみ使用するディスポーザブル注射器は、本来ガラス製のシリンダ本体や挿入杆がそれぞれプラスチック製であって、シリンダ内部に充填される注射液のシール性を向上するため、挿入杆の先端やその側周にゴム成形体などの弾性材料（例えばＯリングなど）を取り付けた構成のものも知られている。
【０００３】また、各種型式の水栓や湯水混合水栓は、その殆どがレバーなどの操作により可動する可動部（板）を固定部（板）と面接触させながら摺動する機構であり、可動部（板）と固定部（板）とのそれぞれに形成された孔を連通させることにより、通・止水、及び通水量の調整を行っている。そして、これらの弁体は、可動部（板）と固定部（板）とのそれぞれがセラミック成形体等で、接触面が鏡面仕上げしたものであり、さらにその接触面には微量のグリース等を介在させている。このように、高い平滑性を有する二面が接触しており、しかもグリース等が介在されているので、この接触面からの漏水等は到底生じない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記構成の送出装置（ディスポーザブル注射器）は、挿入杆の先端や側周に取り付けたＯリング等の弾性材料がプラスチック製のシリンダ内壁と弾性的に圧接しつつ摺動するので、注射液のシール性には優れているが、引き出しや押し込み等の摺動に際して摩擦抵抗が大きく且つ変化するので、操作性に難があった。即ち人体への薬液注射は微妙な手加減を必要とするが、ゴムと硬質樹脂の摩擦係数は表面に有効な潤滑剤の介在がないと、粘り着きが起こって極端に大きくなり易く、且つ静と動の摩擦係数の差が拡大する（１．０以下〜５．０位の変化）。その結果、挿入杆の動きがぎこちなくなって患者に苦痛を与えることになる。これは潤滑剤の塗布により解決することができるが、注射薬液は本来極めて多様であり、この何れにも無害で有効な潤滑剤の調整は困難であるから、潤滑剤を用いることなくこの問題が解決されることが望ましい。
【０００５】また、前記構成の弁体は、長期間継続使用して十万回以上の摺動や、冷水・熱水のヒートサイクルが繰り返されることにより、接触面に介在させたグリース等が微量ずつ損失してしまう。このグリース等は、可動部（板）の摺動に際して摩耗を防ぐと共に接触気密性を向上させるシール作用も果たしているため、グリース等が微量ずつ失われていくと、可動部（板）と固定部（板）とが摩耗したり、密着面からの漏水が生じたりすることがあった。更にグリースが劣化変質して極端に粘調になり、レバーの動きが阻害されて弁全体を交換するに至ることもあった（弁が分解構造ではない為）。さらに、これら可動部（板）と固定部（板）とは共にセラミック成形体であって、接触面を鏡面仕上げしたものであるから、高い寸法精度の成形技術と研磨技術とを必要とするため、部材コストが高いものであった。
【０００６】そこで本発明者は、例えばディスポーザブル注射器などの各種送出装置や各種型式の水栓用弁などに適用することができ、安定な摺動操作と高いシール性とを併せ持つ摺動シール機構を提案することを目的とする。特に各種型式の水栓、湯水混合水栓などに適用する弁体としては、接触面にグリースを用いることなく半永久的に安定な通・止水、及び通水量の調整操作を実現でき、部材コストも安価な水栓用弁体をすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するために手段】本発明は前記に鑑み提案されたものであって、固定部と該固定部に対して摺動する可動部とからなる摺動シール機構であって、何れか一方はゴム成形体であり、且つ少なくともその接触面表層部がハロゲン化ゴムで形成され、他方は硬質樹脂成形体であり、その接触面にて両者を圧接することを特徴とする摺動シール機構に関するものである。
【０００８】また、本発明は、上記摺動シール機構の一実施態様として水栓用弁体をも提案する。尚、水栓用弁体は、周知のように固定部と可動部とのそれぞれに形成された通水孔を連通させることにより、通・止水、及び通水量の調整を行うものであるが、固定部と可動部との接触面における漏水を防止するという点で摺動シール機構の一実施態様といえる。そして、この水栓用弁体は、可動部と固定部とからなり、何れか一方はゴム成形体であり、且つ少なくともその接触面側の表層部がハロゲン化ゴムで形成され、他方は硬質樹脂成形体であり、その接触面にて両者を圧接することを特徴とする。その際、固定部は接触面表層部がハロゲン化ゴムで形成されるゴム成形体であって、可動部は硬質樹脂成形体であることが望ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】前述のように本発明の摺動シール機構及び水栓用弁体は、何れか一方は少なくともその接触面表層部がハロゲン化ゴムで形成されるゴム成形体であり、他方は硬質樹脂成形体であり、その接触面にて両者を圧接する構成であるから、以下、水栓用弁体の説明及び実施例にて摺動シール機構の説明及び実施例に代える。
【００１０】前記本発明の水栓用弁体は、可動部と固定部とからなり、従来と同様にそれぞれに形成された孔を連通させることにより、通・止水、及び通水量の調整を行うものである。但し本発明の場合には、従来のように可動部及び固定部が何れもセラミックス製の成形体ではなく、何れか一方がゴム成形体、即ち柔軟で弾性を有し、形状変形が可能であり、しかも復元性を有する成形体であり、且つ少なくともその接触面側が平坦平滑であり、且つ表層部がハロゲン化ゴムで形成される。ハロゲン化ゴムは、ゴムにハロゲンを作用させて得られるゴム誘導体であって、ハロゲンを作用させる前のゴム成形体よりも硬質で摩擦係数が低い。具体的にはクロロプレンゴム（ＣＲ）やアクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）などに塩酸などを作用させてハロゲン化する。このハロゲン化ゴムの反応層の深さ（表層部）は０．１〜１．０ｍｍ程度が好適である。これが深（厚）過ぎると、ゴム成形体の全体が硬化して相手部材（硬質樹脂成形体）に対するナジミ性が低下してシールとしての気密性が失われる。
【００１１】ゴム成形体とした一方に対して他方は、硬質樹脂成形体であって、ゴム成形体の接触面表層部であるハロゲン化ゴムとの接触により、気密性を保つ為に表面が平坦平滑で、耐摩耗性の高い硬質樹脂の成形体を用いる。具体的にはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）成形体やポリアセタール成形体などを用いる。
【００１２】そして、これら可動部と固定部とを接触させるのであるが、何れか一方或いは両方を押圧して接触面にて両者を圧接させた状態とする。この状態では、ゴム成形体である方が弾性変形してナジミ接触することになるため、基本的に接触面にはグリース等を介在させる必要がない。一般にゴム成形体と硬質樹脂成形体との組み合わせによる摺動面のシール性は初期的には良好であるが、有効な潤滑剤が介在しないと、耐久的には硬質樹脂成形体側が急速に摩耗損傷して気密性が失われる。ゴム成形体側は摩耗しないが、硬質樹脂成形体の欠落破片がゴム表面に固着して表面の平坦平滑状態が失われ、シール部材としての適性が損なわれる。このために通常はグリースや油等の潤滑剤を使用することになるが、本発明では既述の通り、潤滑剤の使用を適当としない（好ましくない）用途において対応せんとするものであり、接触面の表層部にハロゲン化加工を施したゴム成形体を用いることにより、潤滑剤の介在無しに硬質樹脂成形体を摩耗させることがないので、水或いは熱水中においても充分な実用耐久性を有する。また、摩擦係数が小さくなるので、水栓レバーや注射器の挿入杆の操作荷重が小さく、且つ静及び動の摩擦係数差も小さいので、レバーや挿入杆が軽く且つ滑らかに操作できて使い易い。更にグリース等を使用した従来品は、長期使用によってレバーの動きがだんだん重くなったり、極端な場合には水栓弁の変換に至るものもあったが、本発明ではそのようなことが一切なく、安定に操作することができる。
【００１３】本発明の水栓用弁体について、図示実施例に基づいて以下に詳細に説明する。図１〜４に示す水栓１は、水栓のみ或いは湯栓のみに適用される型式のものであって、ケーシング２の嵌合溝部２１の底部にゴム成形体からなる固定部３が嵌め付けられ、その上面に、レバー４の操作によって可動する硬質樹脂成形体からなる可動部５が嵌め付けられ、蓋体６の取付けにより固定部３と可動部５とを圧接させる構成である。
【００１４】図示実施例のケーシング２は、固定部３及び可動部５を嵌め付ける嵌合溝部２１の底部に通水孔２２が設けられ、最下方に形成された排出口２３から水が吐出されるものである。また、嵌合溝部２１の底部から、先端（上端）が丸められた傾動杆２４が突出しており、該傾動杆２４は側方に取り付けられたレバー４の軸体４１に一体に固定され、レバー４の先端を上下動することにより一体に傾動する。
【００１５】図示実施例の固定部３は、クロロプレンゴムの板状成形体であり、接触面表層部である上面は塩化ゴムである。また、この固定部３の形状構成は、中央に円形の通水孔３１が、端部に略矩形状の貫通孔３２が形成された板状であり、前記ケーシング２の嵌合溝部２１の平面形状とほぼ同一の平面形状を有する。尚、貫通孔３２は前記傾動杆２４の挿通させると共にその傾動を妨げない。
【００１６】図示実施例の可動部５は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製の板状成形体である。また、この可動部５の形状構成は、中央に円形の通水孔５１が、端部に略矩形状の溝５２が形成された板状であり、前記ケーシング２の嵌合溝部２１及び固定部３と同一の幅寸法を有するが、長さが短い平面形状を有する。尚、溝５２は前記傾動杆２４の先端が嵌合する。
【００１７】前記可動部５を固定部３上に嵌め付けた状態では可動部５の上端は僅かに嵌合溝部２１の上端より上に位置している。即ち嵌合溝部２１の高さ寸法は、固定部３の厚みと可動部５の厚みとの和よりも小さく（低く）形成されている。したがって、蓋体６を嵌め付けて強固に締め付けることにより、可動部５と固定部３とを圧接させることができる。この蓋体６は、中央に通水孔６１が、側周にケーシング２の内側取付部（雌螺子部）２５に取り付けられる雄螺子部６２が設けられている。尚、閉栓状態において水道水圧は可動部５を固定部３に圧接するように作用するので、この力もまた気密性に寄与するものである。
【００１８】その後、蓋体６を覆うように連結部７を嵌め付ける。この連結部７は、中央に例えば貯水タンクの下端から延在する管や水道管（図示せず）等からの通水を連絡する通水孔７１が形成される複数部材からなり、その縁部にビス等の取付機構７２が設けられる部材７Ｂ、ケーシング２の外側取付部（雄螺子部）２６に取り付けられる雌螺子部７３が設けられる部材７Ａ、第１シール材７Ｃ、第２シール材２Ｄを一体状に組み合わせて構成される。
【００１９】したがって、この水栓１を貯水タンクの下端から延在する管や水道管（図示せず）等に取り付けてレバー４を操作し、図３の状態とすると、傾動杆２４が最外側に位置して可動部５も最外側に位置する。この状態では、可動部５の通水孔５１はその上下の通水孔６１，３１とは連通せず、その上下の通水孔６１，３１は可動部５にて遮断されるので、止水状態となる。これに対し、レバー４を操作し、図４の状態とすると、傾動杆２４が傾動して最内側に位置し、それに伴って可動部５が水平方向にスライド移動して最内側に位置する。この状態では、可動部５の通水孔５１が上下の通水孔６１，３１と連通し、連結部７（通水部７１）から順に蓋体６（通水部６１）、可動部５（通水部５１）、固定部３（通水部３１）、嵌合溝部２１（通水孔２２）、排出口２３まで一連に連通するので、通水状態となる。
【００２０】そして、図示実施例の水栓は、常温水道水及び水道用給湯器による８０℃熱水の夫々における１０万回の耐久テストにおいて、気密性及びレバーの操作性において、異常は認められなかった。尚、レバー４の最上端（止水状態）から最下端（通水状態）へ、再び最上端へ戻す直線変位を１サイクルとし、これを１０万回繰り返した。また、可動部５及び固定部３の摺動気密面には使用上の支障となるような摩耗損傷は認められなかった。
【００２１】このように本発明の水栓用弁体は、可動部が硬質樹脂成形体であって、固定部がゴム成形体であり、これらを圧接してなる構成であるため、従来のようにグリース等を必要とすることがなく、長期間継続して安定な通・止水、及び通水量の調整操作を実現することができる。また、本発明における可動部及び固定部は、何れも素材的に成形が容易であり、しかもゴムのナジミ性によって高い寸法精度で成形しなくても両者を十分に圧接させることができれば何等問題を生じないので、従来のように高い寸法精度の成形技術も研磨技術も必要でなく、部材コストを低減することができる。
【００２２】また、前記図示実施例に限らず、本発明はどのような型式の水栓、或いは湯水混合水栓などにも適用することができる。例えば図５〜７に示す弁体は、公知の湯水混合水栓用の弁体であって、上方に位置する可動部８と、下方に位置する固定部９とからなる構成であり、図示しないレバーを上下動させることにより通・止水、及び通水量の調整を行い、レバーを横方向にスライドさせることにより冷水・温水の温度調整を行う。この場合も前記実施例と同様に可動部８を硬質樹脂成形体とし、固定部９をゴム成形体（接触面はハロゲン化ゴム）としても良いし、逆に可動部８をゴム成形体（接触面はハロゲン化ゴム）とし、固定部９を硬質樹脂成形体としても良い。尚、可動部８の通孔８１は鉛直孔であるが、固定部９の３つの通孔９１〜９３は全て内壁面が傾斜する偏心孔である。
【００２３】可動部８をクロロプレンゴム成形体（接触面表層部は塩化ゴム）とし、固定部９をポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）成形体とした本発明の実施例では、常温水道水及び水道用給湯器による８０℃熱水の混合水栓における１０万回の耐久テストにおいて、気密性及びレバーの操作性において、異常は認められなかった。尚、図示しないレバーを８の字状に旋回変位することを１サイクルとし、これを１０万回繰り返した。また分解検査において可動部８のゴム成形体（接触面表層部はハロゲン化加工）及び固定部９の硬質樹脂成形体共に摺動接触面に使用上の支障となるような摩耗損傷は認められなかった。
【００２４】このように形状構成は従来の公知の弁体であっても、本発明の弁体は、長期間継続して安定な通・止水、及び通水量の調整操作を実現することができることが確認された。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明の摺動シール機構及び水栓用弁体は、可動部及び固定部の何れか一方がゴム成形体で、且つ接触面表層部がハロゲン化ゴムで形成され、他方は硬質樹脂成形体であり、これらを圧接した構成であるため、安定に摺動させることができ、摩耗欠損や接触面からの水系媒体のもれを生ずることがない。摺動シール機構の適用例としては、潤滑性を持たない流体、例えば水、水系媒体、薬液の化学物質、空気等をシールしつつ、摺動する相手材料が硬質樹脂成形体である、ゴム成形体、Ｏリング、オイルシール、Ｖパッキング等からなるシール機構全般に潤滑剤の介在なしに適用される。特に水栓用弁体では、各種型式の水栓や湯水混合水栓に適用することができ、接触面にグリースを用いることなく半永久的に安定な通・止水、及び通水量の調整操作を実現できる。また、例えば本発明における可動部及び固定部を高い寸法精度で成形しなくても十分に圧接させることができれば何等問題を生じないので、従来のように高い寸法精度の成形技術も研磨技術も必要でなく、部材コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の弁体の一実施例を適用した水栓を構成する各部材を示す分解斜視図である。
【図２】図１の各部材の側断面図である。
【図３】図１の水栓の止水時の状態を示す側断面図である。
【図４】図１の水栓の通水時の状態を示す側断面図である。
【図５】（ａ）弁体の可動部を示す平面図、（ｂ）底面図である。
【図６】（ａ）弁体の固定部を示す平面図、（ｂ）底面図である。
【図７】（ａ）図５の可動部及び図６の固定部を組み合わせた本発明の弁体の他の一実施例を示す平面図、（ｂ）側面図である。
【符号の説明】
１ 弁体
２ ケーシング
３ 固定部
４ レバー
５ 可動部
６ 蓋体
７ 連結部
８ 可動部
９ 固定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】 固定部と該固定部に対して摺動する可動部とからなる摺動シール機構であって、何れか一方はゴム成形体であり、且つ少なくともその接触面表層部がハロゲン化ゴムで形成され、他方は硬質樹脂成形体であり、その接触面にて両者を圧接することを特徴とする摺動シール機構。
【請求項２】 可動部と固定部とからなる水栓用弁体であって、何れか一方はゴム成形体であり、且つ少なくともその接触面表層部がハロゲン化ゴムで形成され、他方は硬質樹脂成形体であり、その接触面にて両者を圧接することを特徴とする水栓用弁体。
【請求項３】 固定部は接触面表層部がハロゲン化ゴムで形成されたゴム成形体で、可動部は硬質樹脂成形体であることを特徴とする請求項２に記載の水栓用弁体。
【請求項１】 固定部と該固定部に対して摺動する可動部とからなる摺動シール機構であって、何れか一方はゴム成形体であり、且つ少なくともその接触面表層部がハロゲン化ゴムで形成され、他方は硬質樹脂成形体であり、その接触面にて両者を圧接することを特徴とする摺動シール機構。
【請求項２】 可動部と固定部とからなる水栓用弁体であって、何れか一方はゴム成形体であり、且つ少なくともその接触面表層部がハロゲン化ゴムで形成され、他方は硬質樹脂成形体であり、その接触面にて両者を圧接することを特徴とする水栓用弁体。
【請求項３】 固定部は接触面表層部がハロゲン化ゴムで形成されたゴム成形体で、可動部は硬質樹脂成形体であることを特徴とする請求項２に記載の水栓用弁体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００２−２１３６２４（Ｐ２００２−２１３６２４Ａ）
【公開日】平成１４年７月３１日（２００２．７．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００１−１０５６０（Ｐ２００１−１０５６０）
【出願日】平成１３年１月１８日（２００１．１．１８）
【出願人】（３９１０６６６９６）片倉産業株式会社 (1)
【出願人】（０００１０８５４６）タイホー工業株式会社 (28)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１４年７月３１日（２００２．７．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１３年１月１８日（２００１．１．１８）
【出願人】（３９１０６６６９６）片倉産業株式会社 (1)
【出願人】（０００１０８５４６）タイホー工業株式会社 (28)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]