流量調節弁
【課題】流量調節を高精度で正確に行い得る流量調節弁を提供する。
【解決手段】環状をなす弁体３０及び弁座６４を備えた弁部と、弁体３０を閉弁方向に付勢するばねとを有し、軸方向に対して傾斜したテーパ面をなす弁座面６８に対して弁体３０を進退移動させ、流路Ｓ幅を大小変化させて流量調節する流量調節弁において、弁体３０には弁座面６８の側に突き出した形態をなし、閉弁時に非弾性変形状態で弁座面６８に当接する硬質の環状の突き出し部１１０を設け、閉弁時に突き出し部１１０を弁座面６８に対し線状接触させるようになす。
【解決手段】環状をなす弁体３０及び弁座６４を備えた弁部と、弁体３０を閉弁方向に付勢するばねとを有し、軸方向に対して傾斜したテーパ面をなす弁座面６８に対して弁体３０を進退移動させ、流路Ｓ幅を大小変化させて流量調節する流量調節弁において、弁体３０には弁座面６８の側に突き出した形態をなし、閉弁時に非弾性変形状態で弁座面６８に当接する硬質の環状の突き出し部１１０を設け、閉弁時に突き出し部１１０を弁座面６８に対し線状接触させるようになす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は流量調節弁に関し、詳しくは流量調節特性を高めるための技術手段に特徴を有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流量調節弁として、軸周りに環状をなして軸方向に進退移動する弁体、及び弁体に対応して軸周りに環状をなし、弁座面が軸方向に対して傾斜したテーパ面をなす弁座を備えた弁部を有して、弁座面に対する弁体の軸方向移動により弁座面と弁体との間の流路を大小変化させて流量調節する流量調節弁が公知である。
またこの種の流量調節弁において、上記弁体が、流路を流れる流体の圧力により、弁体に対して軸方向に作用する付勢部材又は圧力室の圧力による押圧力に抗して開弁方向に移動可能となしてあるものが公知である。
【０００３】
図１１は、この流量調節弁の要部を模式的に表している（図に示すものは付勢部材によって弁体を軸方向に押圧する形式のものであるが、ここでは付勢部材は図示省略されている）。
図において２００は流量調節弁の弁部を、２０２は弁体を表している。弁体２０２は、図中矢印で示す軸方向（図中左右方向）に進退移動する。
２０４は弁座で、２０６はその弁座２０４における弁座面である。弁座面２０６は、弁体２０２の進退移動方向である軸方向に対して傾斜したテーパ面をなしている。
【０００４】
この種の流量調節弁にあっては、従来、弁座面２０６に直接当接する弁体２０２の当接面２０８が、弁座面２０６と同じ角度で傾斜したテーパ面とされている。
このような形態の流量調節弁は、例えば図１２に示すサーモスタット式湯水混合バルブ（下記特許文献１に開示）の水側弁部２１０にも適用されている。
【０００５】
この形態の流量調節弁は、図１１において弁座面２０６と弁体２０２の当接面２０８との間に形成される流路Ｓの幅を、弁体２０２の進退移動によって大小変化させることで流量調節を行う。
また弁体２０２のテーパ面をなす当接面２０８を、同じくテーパ面をなす弁座面２０６に当接させることで流れを停止させる。
【０００６】
この流量調節弁では、流路Ｓを流体が流れ通過するときに流動の圧力が弁体２０２に作用し、弁体２０２を図中右方向（後退方向）に押す力が働く。
その流動圧によって弁体２０２を押す力が強いと、弁体２０２が図示を省略する付勢部材による押圧力に抗して図中右方向に後退移動せしめられる。
その結果流路Ｓの幅が開いて、流路Ｓを通過する流量が多くなってしまう。即ち流体の流量が設定流量よりも多くなってしまう。
【０００７】
但しこの流量調節弁の場合、図中矢印Ｐ０で示す方向の弁体２０２の後退移動量に対して、矢印Ｐ１で示す方向の流路Ｓの幅の変化量が少なく、従って弁体２０２の後退移動量の割には流路Ｓ幅の変化量、即ち流体の流量変化を少なく抑制できる利点を有している。
【０００８】
しかしながら一方でこの流量調節弁の場合、テーパ面をなす弁体２０２の当接面２０８が、同じくテーパ面をなす弁座面２０６に沿って平行に面状に長く延びていて流動の圧力を受ける受圧面が広いため、流路Ｓを流れる流体による弁体２０２の後退方向の力が強く働き、弁体２０２がその強い力によって後退移動させられ易いといった問題を内包している。
その結果として、流路Ｓを流れる流体の流量が設定流量から増大変化し易く、高精度で流量調節することが難しいといった問題がある。
【０００９】
従って例えばこの流量調節弁を図１２の湯水混合バルブの水側弁部に適用した場合、水の流入量が設定流量よりも多くなってしまって、混合水温度が設定温度よりも低下してしまうといった問題を生ずる。
【００１０】
また図１１に示す流量調節弁の場合、弁体２０２のテーパ面をなす当接面２０８を、同じくテーパ面をなす弁座面２０６に対して面状に当接させて流体の流れを停止させるものであるため（当り面が広いため）、弁座面２０６，当接面２０８の成形の際の面精度によっては流体の流れを確実且つ完全に停止させることができない場合が生じるといった問題がある。
【００１１】
尚、本発明に対する先行技術として下記特許文献２に開示されたものがあるが、この特許文献２に開示のものはダイアフラムのシール部を閉弁時に弾性変形させ、弁座面に対してその弾性変形に基づいて面状に接触させシールするもので、本発明とは異なった別異のものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００８−２０２７０１号公報
【特許文献２】特開平８−１７８０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は以上のような事情を背景とし、流量調節を高精度で正確に行い得る流量調節弁を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
而して請求項１のものは、軸周りに環状をなして軸方向に進退移動する弁体、及び該弁体に対応して軸周りに環状をなし、弁座面が該軸方向に対して傾斜したテーパ面をなす弁座を備えた弁部を有して、該弁座面に対する該弁体の軸方向移動によって該弁座面と該弁体との間の流路を大小変化させて流量調節を行う弁であって、該弁体が、前記流路を流れる流体の圧力により、該弁体に対して軸方向に作用する付勢部材又は圧力室の圧力による押圧力に抗して開弁方向に移動可能である流量調節弁において、前記弁体には、前記弁座面の側に突き出した形態をなし、閉弁時に非弾性変形状態で該弁座面に当接する硬質の環状の突き出し部を設けて、閉弁時に該突き出し部を該弁座面に対し線状接触させるようになしてあることを特徴とする。
【００１５】
請求項２のものは、請求項１において、前記突き出し部における流体の出側の面が、前記弁座面に対して直角方向の面若しくは該直角方向に対して角度４５°以下の鋭角の面をなしていることを特徴とする。
【００１６】
請求項３のものは、請求項１，２の何れかにおいて、前記突き出し部における流体の出側の面には、周方向に沿って間隔を隔てて複数のリブが該出側の面を周方向に分断する形で該出側の面から突出する状態に設けてあることを特徴とする。
【００１７】
請求項４のものは、請求項１〜３の何れかにおいて、前記弁部がパイロット式の弁部であって、前記圧力室と、該圧力室の圧力を増減変化させる方向に且つ前記弁体と同じ方向に移動し、該弁体を追従して進退移動させるパイロット弁とを有するものであり、該弁体が前記圧力室の圧力による押圧力に抗して前記開弁方向に移動可能であることを特徴とする。
【００１８】
請求項５のものは、請求項１〜４の何れかの流量調節弁が、(イ)弁ケースに軸方向に離隔して設けられた湯流入口及び水流入口と、(ロ)該湯流入口，水流入口に対応して軸方向に離隔して設けられた湯側弁部及び水側弁部と、(ハ)湯水を混合する混合室と、(ニ)該混合室内の混合水温度に感応して伸縮し、前記湯側弁部における湯側弁体を閉じ、前記水側弁部における水側弁体を開く方向の付勢力を変化させる感温ばねと、(ホ)前記湯側弁体及び水側弁体に対して前記感温ばねとは逆方向に付勢力を作用させるバイアスばねと、を有し、湯水の混合比率を自動的に調節するサーモスタット式の湯水混合バルブにおける前記水側弁部又は／及び湯側弁部を成すものであることを特徴とする。
【発明の作用・効果】
【００１９】
以上のように本発明は、テーパ面をなす弁座面の側に突き出した形態をなし、閉弁時に非弾性変形状態で弁座面に当接する硬質の環状の突き出し部を弁体に設けて、閉弁時にその突き出し部を弁座面に対し線状接触させるようになしたものである。
【００２０】
本発明によれば、弁座面と弁体との間の流路を流れる流体の流動圧を受ける弁体（詳しくは突き出し部）の受圧面の面積を可及的に小さくすることができ、流体の流れが弁体を後退方向に押す力を小さくすることができる。
従って流体の流れによって弁体が後退方向に移動することにより、実際の流量が設定流量よりも増大変化してしまうのを効果的に抑制することができる。
これにより、流量調節弁における流量調節を高精度で正確に行い得るようになる。
尚本発明において、上記の線状接触とは閉弁時における弁座面に対する突き出し部の接触幅が１ｍｍ以下である場合を意味する（但し好ましい接触幅は０．１ｍｍ以下）。
【００２１】
本発明では、上記突き出し部における流体の出側の面を弁座面に対して直角の向きとなしておくことができる。
又は出側の面を、弁座面と直角方向に対して角度４５°以下の鋭角の面となしておくことができる（請求項２）。
後者の場合、弁体製造時における突起の成形加工を容易化することができる。
【００２２】
ところで、弁座面に対する弁体の当接部を上記のような突き出した形態となした場合、突き出し部を乗り越えて流体が流動したところで流路幅が急拡大することに起因して、流れの一部が突き出し部の出側内面に向って巻き込むような流れとなる。この流れはテーパ形状をなす弁座面に沿った流れから剥離した流れとなる。
而してこのような剥離流れが生ずると、そこで「ピューッ」といった笛吹音を異音として発生させてしまう。
【００２３】
ここにおいて請求項３のものは、環状に形成された突き出し部の出側の面に、その出側の面を周方向に分断する形で周方向に間隔を隔てて複数のリブを出側の面から突出状態に設けたものである。
【００２４】
これら複数のリブは次のように作用する。
上記笛吹音に似た異音は、上記の剥離流れが周方向に全周に亘って連続的に繋がった流れとして生ずることで発生し易い。
しかるに請求項３に従って上記の複数の突出形状のリブを設けることで、周方向に連続して繋がった流体の剥離流れを分断することで、笛吹音に似た異音の発生を効果的に抑制することが可能となる。
【００２５】
本発明は、上記弁部がパイロット式の弁部であって、上記圧力室と、圧力室の圧力を増減変化させる方向に且つ弁体と同じ方向に移動し、弁体を追従して進退移動させるパイロット弁とを有する流量調節弁、即ち弁体が、流路を流れる流体の圧力により上記圧力室の圧力による押圧力に抗して開弁方向に移動可能である流量調節弁に好適に適用することができる（請求項４）。
【００２６】
また本発明は、サーモスタット式の湯水混合バルブにおける水側弁部又は湯側弁部における流量調節弁として好適に適用することができる（請求項５）。
これにより、湯水混合バルブにおける水，湯の流量調節、ひいては水と湯との混合比率を高精度で正確に調節することが可能となり、混合水温度が設定温度からずれてしまうのを防止し得て、混合水の温度制御を正確に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態の流量調節弁を備えた湯水混合バルブの断面図である。
【図２】同実施形態における弁体ユニットを各部品に分解して示す断面図である。
【図３】同実施形態の要部拡大図である。
【図４】本発明の他の実施形態の要部拡大図である。
【図５】本発明の更に他の実施形態の要部拡大図である。
【図６】本発明の更に他の実施形態の要部拡大図である。
【図７】本発明の更に他の実施形態の要部拡大図である。
【図８】本発明の利点を説明するための説明図である。
【図９】本発明の更に他の実施形態の要部拡大図である。
【図１０】本発明の更に他の実施形態の要部拡大図である。
【図１１】従来の流量調節弁の不具合の説明図である。
【図１２】図１１の流量調節弁を備えた湯水混合バルブの図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１において、１０はサーモスタット式（自動温度調節機能付）の湯水混合バルブで、１２は円筒形状をなす弁ケースである。
弁ケース１２には、軸方向に互いに離隔した位置に水流入口１６，湯流入口１８が形成されており、これら水流入口１６，湯流入口１８を通じて水，湯が弁ケース１２内部に流入する。
流入した水と湯とは混合室２０で混合された後、その混合水が流出口２２から図中左向きに流出する。
【００２９】
２４，２６はそれぞれ水流入口１６，湯流入口１８から流入する水，湯の流入量を調節する水側弁部，湯側弁部で、水流入口１６，湯流入口１８からの水と湯の流入量は、それぞれ水側弁部２４，湯側弁部２６の弁開度に応じて大小変化する。即ち混合室２０での水と湯との混合比率が変化し、混合水温度が高低変化する。
【００３０】
弁ケース１２の内部には、弁体ユニット２８が図中左右方向（軸方向）に移動可能に設けられている。
この弁体ユニット２８は、軸方向に離隔して設けられた水側弁体３０と湯側弁体３２、及びそれらを軸方向に連繋する連繋部３４を有している。
【００３１】
ここで水側弁体３０及び湯側弁体３２はそれぞれ円筒形状（環状）をなしており、それぞれの外周面の軸方向中間位置に断面Ｕ字形状をなすシール部材３６，３８が保持されていて、それらシール部材３６，３８により水側弁体３０及び湯側弁体３２と弁ケース１２との間が水密にシールされている。
【００３２】
連繋部３４は湯側弁体３２と一体に構成されている。
この連繋部３４は、図２にも示しているように湯側弁体３２の内側位置において十字状をなすように中心部から放射状に延びる複数（ここでは４つ）の補強板４０と、この補強板４０から軸方向且つ図中右方向に突き出した円筒部４２とを一体に有している。
ここで補強板４０は湯側弁体３２を内側から補強する働きをなすもので、板面が軸方向に延びており、そして外周端が湯側弁体３２に一体化されている。
この実施形態では、水流入口１６，湯流入口１８から流入した水と湯とが図中左向きに流れて混合室２０に到り、そこで水と湯とが混合される。
【００３３】
混合室２０には、形状記憶合金製のコイル形状の感温ばね（付勢部材）４４が収容されており、その付勢力を軸方向の押圧力として弁体ユニット２８に対し図中右向きに、即ち湯側弁体３２を閉弁させ、水側弁体３０を開弁させる方向に及ぼしている。
この形状記憶合金製の感温ばね４４は混合室２０内部の混合水温度に応じて伸縮し、混合水温度が設定温度となるように図中右向きの付勢力を変化させて、弁体ユニット２８の位置を自動的に微調節する。
【００３４】
４６は混合室２０を形成するとともに感温ばね４４の一端を当接させるばね受で、図中右端に外向きの係合爪４８を有し、その係合爪４８を弁ケース１２の係合孔５０に係合させることで、弁ケース１２に組み付けられている。
【００３５】
上記水側弁体３０は、湯側弁体３２及び連繋部３４とは別体に構成されている。
この水側弁体３０には、図２にも明らかに示しているように内側が段付形状をなす円筒形状の嵌合部５２が形成されており、その嵌合部５２が、段付部５４を円筒部４２の先端面に当接させる状態に、円筒部４２に外嵌状態に嵌合され組み付けられている。
詳しくは、円筒部４２の内側には雌ねじ部５６が形成されていて、そこに後述の弁軸１０６の先端部に形成された雄ねじ部５８がねじ込まれている。
【００３６】
この弁軸１０６には押え部材としての止め輪（ここではＥリング）６０が装着されており、弁軸１０６の雄ねじ部５８が円筒部４２の内側の雌ねじ部５６にねじ込まれることで、水側弁体３０が止め輪６０にてばね６２を介し円筒部４２に図中左向きに押し付けられ、連繋部３４に組付固定されている。
ここでばね６２は通常の金属製でコイル形状をなしている。
【００３７】
図１に示しているように弁ケース１２には、水側弁体３０，湯側弁体３２のそれぞれの軸方向の内側位置に、水側弁部２４における水側弁座６４，湯側弁部２６における湯側弁座６６が設けられており、それらに対し水側弁体３０，湯側弁体３２が軸方向に当接するようになっている。
詳しくは水側弁座６４，湯側弁座６６におけるそれぞれの弁座面６８，７０に対して水側弁体３０，湯側弁体３２が当接するようになっている。
【００３８】
この実施形態において、弁体ユニット２８は通常の金属製のコイルばねから成るバイアスばね（付勢部材）７２にて図中左向き、即ち湯側弁体３２を開弁させ、水側弁体３０を閉弁させる方向に付勢（押圧）されており、また混合室２０内に設けられた感温ばね４４にてこれとは逆方向の図中右向き、即ち湯側弁体３２を閉弁させ、水側弁体３０を開弁させる方向に付勢されている。
弁体ユニット２８は、感温ばね４４による図中右向きの付勢力と、バイアスばね７２による図中左向きの付勢力とが釣合う位置に保持される。
【００３９】
図１に示しているように、弁ケース１２には回転操作軸７４が組み付けられている。
この回転操作軸７４は、弁体ユニット２８を弁ケース１２の内部で軸方向、即ち図中左右方向に移動させて混合水温度を設定操作するためのもので、嵌合軸部７６と、ハンドル連結部７８とを有しており、その嵌合軸部７６が弁ケース１２の嵌合孔８０に回転可能に内嵌されている。
ここで嵌合軸部７６と弁ケース１２の嵌合孔８０との間はＯリング８２にて水密にシールされている。
また弁ケース１２から軸方向の右方に突き出したハンドル連結部７８には、セレーション部８４において図示を省略するハンドルが一体回転状態に連結されるようになっている。
【００４０】
回転操作軸７４は、弁ケース１２の内部において大径の円筒部８５を有しており、その円筒部８５の図中右端の肩部と、回転操作軸７４に装着された径方向に弾性を有する止め輪８６にて、弁ケース１２に軸方向に固定されている。
この円筒部８５の内周面には雌ねじ部８８が形成され、そこに円筒形状をなす駆動部材９０が、外周面の雄ねじ部９２において螺合されている。
この駆動部材９０は、回転操作軸７４の回転操作によってねじ送りで軸方向即ち図中左右方向に進退移動させられる。
【００４１】
この駆動部材９０と弁体ユニット２８との間には、ストッパリング９４，ばね受９６を介して通常の金属製のコイルばねからなる上記のバイアスばね７２が介在させられており、バイアスばね７２の図中左向きの付勢力が弁体ユニット２８に対し図中左向きに及ぼされている。
尚、ばね受９６には図中左端と右端とに内向きのフランジ部９８，１００が設けられている。
【００４２】
一方、駆動部材９０の図中左端には外向きのフランジ部１０２が設けられ、この外向きのフランジ部１０２が、一対のフランジ部９８，１００の間においてばね受９６内部を図中左右方向に相対移動可能とされている。
また駆動部材９０には、内向きに突出した段付部１０４が図中右端に設けられていて、そこにストッパリング９４が図中右向きに当接させられている。
【００４３】
上記のように弁体ユニット２８からは図中右向きに弁軸１０６が延び出している。
弁軸１０６の右端側はストッパリング９４を貫通して図中右向きに突出しており、その突出した端部に、ストッパリング９４の内径よりも大径の頭部１０８が設けられている。
この頭部１０８には、弁軸１０６における上記の雄ねじ部５８を連繋部３４の雌ねじ部５６にねじ込む際に工具掛け部となる係合溝が形成されている。
【００４４】
この実施形態では、回転操作軸７４を正方向に回転操作すると、駆動部材９０がねじ送り作用で図中左向きに前進させられ、これによりストッパリング９４を介してバイアスばね７２が圧縮せしめられ、弁体ユニット２８に対する図中左向きの付勢力を増大させる。
また回転操作軸７４を逆方向に回転操作すると、駆動部材９０が図中右向きに後退移動させられて、バイアスばね７２が延びる方向に変位し、弁体ユニット２８に対する図中左向きの付勢力を弱くする。
【００４５】
この例の湯水混合バルブ１０では、このようにして回転操作軸７４を正方向又は逆方向に回転操作することで、弁体ユニット２８に対するバイアスばね７２の図中左向きの付勢力と、感温ばね４４の図中右向きの付勢力との釣合位置が図中左右方向に変化し、これに伴って弁体ユニット２８が図中左右方向にシフトせしめられる。即ち湯水混合バルブ１０における混合水の温度が設定ないし設定変更される。
【００４６】
この湯水混合バルブ１０では、弁体ユニット２８が図中左向きに一杯まで移動して水側弁体３０が水側弁座６４の弁座面６８に当接することで水流入口１６が全閉、湯流入口１８が全開となり、弁体ユニット２８が逆方向に一杯まで移動して湯側弁体３２が湯側弁座６６の弁座面７０に当接することで湯流入口１８が全閉、水流入口１６が全開状態となる。
またそれらの中間位置において水流入口１６及び湯流入口１８を開き、且つその開度を感温ばね４４の温度感知に基づいて自動的に変化させ、水，湯の流入量を変化させて混合水温度を自動的に設定温度に調節する。
【００４７】
上記水側弁体３０，湯側弁体３２を含む弁体ユニット２８は、全体が硬質の樹脂材（ここではポリサルホン（ＰＳＦ））で形成されており、水側弁体３０，湯側弁体３２のそれぞれが、対応する水側弁座６４，湯側弁座６６に対し閉弁時に非弾性変形状態で当接する。
【００４８】
この実施形態では、湯側弁座６６における弁座面７０が軸方向に対して直角の面をなしており、一方水側弁座６４における弁座面６８は、図３にも詳しく示しているように軸方向に対して傾斜したテーパ面（ここでは軸方向に対して４５°の角度で傾斜）をなしている。
詳しくは、径方向中心に向うにつれて軸方向の左方向、つまり水側弁体３０から離れる方向に移行する向きに傾斜したテーパ面をなしている。
【００４９】
図３に詳しく示しているように水側弁体３０には、このテーパ面をなす水側弁座６４の弁座面６８の側に突き出した形態の突き出し部（ここでは弁座面６８に対し直角の向きで起立した突起）１１０が一体に設けられており、閉弁時においてこの突き出し部１１０の先端が弁座面６８に当接するようになしてある。
尚この突き出し部１１０は軸周りに全周に亘って形成されている。即ち突き出し部１１０は環状（ここでは円環状）をなしている。
【００５０】
上記のように突き出し部１１０は硬質の部材からなっていて、閉弁時に弁座面６８に対し全周に亘って線状接触し、水側弁座６４と水側弁体３０との間の流路Ｓを遮断する。
この例において、突き出し部１１０は閉弁時に弁座面６８に対し０．１ｍｍの接触幅で線状接触する。
【００５１】
この実施形態において、突き出し部１１０における流体の入側の面１１２，出側の面１１４は、何れも突き出し部１１０の起立方向即ち弁座面６８と直角方向に対する角度θ１，θ２が２５°以下の鋭角の面となしてある。
ここでθ１，θ２は同じ角度としても良いし、異なった角度としておいても良い。
【００５２】
以上のような本実施形態においては、水側弁部２４における弁座面６８と水側弁体３０との間の流路Ｓを流れる水の流動の圧力を受ける水側弁体３０の受圧面の面積を可及的に小さくすることができ、水の流れが水側弁体３０を図中右方向の後退方向に押す力を小さくすることができる。
従って水の流れによって、水側弁体３０が感温ばね４４による図中右向きの付勢力とバイアスばね７２による図中左向きの付勢力との釣合い位置から後退方向に移動することにより、即ち水側弁体３０に対して軸方向の左向きに作用するバイアスばね７２による付勢力（押圧力）に抗して水側弁体３０が開弁方向に移動することにより、実際の水の流量が設定流量よりも増大変化してしまうのを効果的に抑制することができる。
【００５３】
これにより水側弁部２４における水流量調節を高精度で正確に行うことができ、そしてこれにより湯水混合バルブ１０における水と湯との混合比率の調節をより高精度で行い得るようになり、混合水の温度制御をより正確に行えるようになる。
【００５４】
またこの実施形態では、突き出し部１１０における水の入側の面１１２，出側の面１１４が弁座面６８に対し直角方向の面ではなく、θ１，θ２が２５°以下の鋭角の面となしてあるため、突き出し部１１０の成形加工を容易に行うことができる。
【００５５】
弁体３０における突き出し部１１０は、上例以外に他の様々な形状で構成することが可能である。
図４〜図７はその具体例を示している。
先ず図４の例は、突き出し部１１０における出側の面１１４を角度θ２の鋭角の面となす一方、入側の面１１２を突き出し部１１０の起立方向即ち弁座面６８と直角な方向の面（つまり図３（Ｂ）における角度θ１を０°とする面）となした例である。
【００５６】
また図５の例は、図４の例とは逆に出側の面１１４を弁座面６８と直角な方向の面となし、入側の面１１２を角度θ１をなす鋭角の面となした例である。
更に図６の例は、突き出し部１１０における入側の面１１２，出側の面１１４の何れも弁座面６８と直角方向の面となした例である。
尚ここでは突き出し部１１０の先端を円弧形状となしてある。図４及び図５についても同様である。
【００５７】
ところで水側弁体３０に突き出し部１１０を設けて、その先端を閉弁時に弁座面６８に対し線状接触させるようにしたとき、開弁時において水流入口１６から流入した水の流れが突き出し部１１０を乗り越えて流動する際、図８に示すように突き出し部１１０を越えたところで流路Ｓが急拡大するために、突き出し部１１０を乗り越えた流れの一部が突き出し部１１０の出側の面１１４側に巻き込むような流れとなり、弁座面６８に沿った流れからその巻込み方向の流れが剥離する現象を生じる。
このような剥離流れが生じると、そこで笛吹音に似た異音を発生してしまう。
【００５８】
これを防止するための手段として、図７に示しているように突き出し部１１０の出側の面１１４に、複数のリブ１１６を出側の面１１４から突出する形態で周方向に所定間隔を隔てて、具体的には一定間隔ごとに設けておくのが良い。
尚この図７の例は、図５に示した水側弁体３０を代表として、これにリブ１１６を設けた例であるが、勿論図３，図４及び図６の水側弁体３０にこのようなリブ１１６を設けておくこともできる。
【００５９】
而してこのように突き出し部１１０における出側の面１１４に、周方向に沿って一定間隔ごとに複数のリブ１１６を突出状態に設けておいた場合、図８に示す出側の面１１４に巻き込むような剥離流れを周方向に複数に分断することができる。
【００６０】
図８に示す出側の面１１４に向って巻き込むような流れが周方向に全周に亘って一体に繋がっていると、剥離流れのエネルギーも大となって、そのことが上記の笛吹音に似た異音を発生させる原因となるが、出側の面１１４に向う巻込みの流れを周方向に分断することで、そのような異音の発生を良好に防止することが可能となる。
【００６１】
尚この例において、リブ１１６はそれ自体が全体的に同じ肉厚で形成され、また全てのリブ１１６が均等な肉厚で形成されている。
また図７（Ｂ）に示しているように各リブ１１６の形状は、図中左端面が軸直角方向の面をなし、内周側の面が軸方向の面となしてある。
但しこれはあくまで一例で、他の形状とすることも可能である。
【００６２】
以上は本発明を湯水混合バルブ１０における水側弁部２４に適用した場合の例であるが、本発明は湯水混合バルブ１０の湯側弁部２６に適用することも可能である。
この場合、湯側弁体３２と湯側弁座６６の弁座面７０との間の流路Ｓを流れる湯の圧力が湯側弁体３２に作用して、これを図中左向きの後退方向に押す力が働いても、湯側弁体３２が、これを図中右向きに付勢する感温ばね（付勢部材）４４による押圧力に抗して後退方向に移動してしまうのを有効に抑制することができる。
【００６３】
また本発明は、図９に示す弁部１２０のように、弁体１２２の軸方向の先端面（図中左端面）を軸直角方向の面となして、軸方向に対し４５°の角度のテーパ面をなす、弁座１２４の弁座面１２６に対して、弁体１２２の先端外周部の直角の角部を突き出し部１１０として、これを弁座面１２６に当接させるようになすといったことも可能である。
【００６４】
その他に、本発明は弁部をパイロット式の弁部として構成することも可能である。
図１０はその具体例を示している。
図１０（Ａ）において、１３０はパイロット式の弁部、１３２は水又は湯（以下では水の例について説明する）の流入口で、１３４はダイヤフラム式の弁体、１３６は弁座で、１３８はテーパ形状をなす弁座面である。
ここでダイヤフラム式の弁体１３４は、外周部のゴム製のダイヤフラム膜１４０と、これにより図中左右方向に移動可能に保持された弁本体部１４２とを有している。
【００６５】
１４４は、弁体１３４の図中右側の背後に形成された圧力室で、この圧力室１４４は、内部の圧力を弁体１３４に対し図中左向きの閉弁方向の押圧力として作用させる。
１４６は、弁体１３４を貫通して設けられた導入小孔で、この導入小孔１４６は、流入口１３２から流入した１次側の水を圧力室１４４に導入して、圧力室１４４の圧力を増大させる。
【００６６】
１４８は、弁体１３４の中心部を軸方向に貫通して設けられたパイロット流路で、このパイロット流路１４８は、圧力室１４４内の水を２次側に抜いて圧力室１４４の圧力を減少させる。
１５０は、弁体１３４の中心の貫通孔内に挿通された軸体で、この軸体１５０と一体移動する状態にパイロット弁１５２が設けられている。ここでパイロット弁１５２は、孔１５４内を図中左右方向に進退移動する。
尚パイロット弁１５２の外周面と孔１５４の内周面との間は、パイロット弁１５２に保持されたＯリング１５６にて水密にシールされている。
【００６７】
この例のパイロット式の弁部１３０では、パイロット弁１５２が図中左向きに前進移動すると、これに追従して弁体１３４がパイロット弁１５２と同方向に且つ同じ距離だけ閉弁方向に前進移動する。
またパイロット弁１５２が図中右方向に後退移動すると、これに追従して弁体１３４がパイロット弁１５２と同方向に且つ同じ距離だけ開弁方向に後退移動する。
【００６８】
詳しくは、パイロット弁１５２が図中左向きに前進移動すると、一時的にパイロット弁１５２と弁体１３４との間の間隙が小となって、パイロット流路１４８の開度が小となり、ここにおいて圧力室１４４からパイロット流路１４８を通じて２次側へと抜け出る水の量が小となって、圧力室１４４の圧力が増大する。
【００６９】
するとその増大した圧力によって、弁体１３４が図中左向きに微小距離前進移動し、そして圧力室１４４の圧力と、弁体１３４に対し図中右向きに働く１次側の給水圧とが釣り合ったところで弁体１３４が移動停止する。
そして弁体１３４に対して図中左向きの押圧力を作用させる圧力室１４４の圧力と、弁体１３４に対して図中右向きの押圧力を作用させる１次側の給水圧とをバランスさせるようにして、弁体１３４がパイロット弁１５２との間に一定の追従間隙を維持しつつパイロット弁１５２の前進につれて同方向即ち閉弁方向に追従して前進移動する。
【００７０】
一方パイロット弁１５２が図中右方向に後退移動すると、パイロット弁１５２の開度即ちパイロット流路１４８の開度が一時的に大となることによって、圧力室１４４の水がパイロット流路１４８を通じ多く流出し、ここにおいて圧力室１４４の圧力が一時的に低下することによって、弁体１３４が図中右方向、即ちパイロット弁１５２の後退方向と同方向に後退移動する。
【００７１】
そして弁体１３４に対する圧力室１４４の図中左向きの押圧力と、弁体１３４に対する１次側の圧力による図中右向きの押圧力とがバランスする位置で弁体１３４の後退移動が停止する。
以後も同様にしてパイロット弁１５２の図中右方向の後退移動に追従して弁体１３４が移動し、弁開度を増大させる。
【００７２】
この例において、弁体１３４には突き出し部１１０が軸周りに環状に設けてあり、閉弁時においてこの突き出し部１１０が、弁座面１３８に対し線状接触するようになしてある。
従ってこの例においても、流路Ｓを流れる水の圧力が弁体１３４に作用し、弁体１３４を後退方向に押す力が働いたとしても、弁体１３４は、圧力室１４４による左向きの押圧力に抗して図中右方向に後退移動するのが抑制され、流量調節を高精度で正確に行うことができる。
【００７３】
図１０（Ｂ）はパイロット式弁部の他の例を示したもので、この例のパイロット式弁部１５８は、弁体１３４がピストン式の弁となしてある。
弁体１３４には、外周面にＯリング１６０が保持されていて、このＯリング１６０によって弁体１３４の外周面と弁ケース１６２との間が水密にシールされている。
尚他の点については図１０（Ａ）に示したものと基本的に同様である。
【００７４】
以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示である。
例えば本発明は湯水混合バルブ以外に、単に水の流量だけを調節する流量調節弁や、湯の流量だけを調節する流量調節弁等にも適用することが可能である等、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１０ 湯水混合バルブ
１６ 水流入口
１８ 湯流入口
２０ 混合室
２４ 水側弁部
２６ 湯側弁部
２８ 弁体ユニット
３０ 水側弁体
３２ 湯側弁体
４４ 感温ばね
６２ ばね
６４ 水側弁座
６６ 湯側弁座
６８，７０ 弁座面
７２ バイアスばね（付勢部材）
１１０ 突き出し部
１１２ 入側の面
１１４ 出側の面
１１６ リブ
１３０，１５８ 弁部
１３２ 流入口
１３４ 弁体
１４４ 圧力室
１４８ パイロット流路
１５２ パイロット弁
【技術分野】
【０００１】
この発明は流量調節弁に関し、詳しくは流量調節特性を高めるための技術手段に特徴を有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流量調節弁として、軸周りに環状をなして軸方向に進退移動する弁体、及び弁体に対応して軸周りに環状をなし、弁座面が軸方向に対して傾斜したテーパ面をなす弁座を備えた弁部を有して、弁座面に対する弁体の軸方向移動により弁座面と弁体との間の流路を大小変化させて流量調節する流量調節弁が公知である。
またこの種の流量調節弁において、上記弁体が、流路を流れる流体の圧力により、弁体に対して軸方向に作用する付勢部材又は圧力室の圧力による押圧力に抗して開弁方向に移動可能となしてあるものが公知である。
【０００３】
図１１は、この流量調節弁の要部を模式的に表している（図に示すものは付勢部材によって弁体を軸方向に押圧する形式のものであるが、ここでは付勢部材は図示省略されている）。
図において２００は流量調節弁の弁部を、２０２は弁体を表している。弁体２０２は、図中矢印で示す軸方向（図中左右方向）に進退移動する。
２０４は弁座で、２０６はその弁座２０４における弁座面である。弁座面２０６は、弁体２０２の進退移動方向である軸方向に対して傾斜したテーパ面をなしている。
【０００４】
この種の流量調節弁にあっては、従来、弁座面２０６に直接当接する弁体２０２の当接面２０８が、弁座面２０６と同じ角度で傾斜したテーパ面とされている。
このような形態の流量調節弁は、例えば図１２に示すサーモスタット式湯水混合バルブ（下記特許文献１に開示）の水側弁部２１０にも適用されている。
【０００５】
この形態の流量調節弁は、図１１において弁座面２０６と弁体２０２の当接面２０８との間に形成される流路Ｓの幅を、弁体２０２の進退移動によって大小変化させることで流量調節を行う。
また弁体２０２のテーパ面をなす当接面２０８を、同じくテーパ面をなす弁座面２０６に当接させることで流れを停止させる。
【０００６】
この流量調節弁では、流路Ｓを流体が流れ通過するときに流動の圧力が弁体２０２に作用し、弁体２０２を図中右方向（後退方向）に押す力が働く。
その流動圧によって弁体２０２を押す力が強いと、弁体２０２が図示を省略する付勢部材による押圧力に抗して図中右方向に後退移動せしめられる。
その結果流路Ｓの幅が開いて、流路Ｓを通過する流量が多くなってしまう。即ち流体の流量が設定流量よりも多くなってしまう。
【０００７】
但しこの流量調節弁の場合、図中矢印Ｐ０で示す方向の弁体２０２の後退移動量に対して、矢印Ｐ１で示す方向の流路Ｓの幅の変化量が少なく、従って弁体２０２の後退移動量の割には流路Ｓ幅の変化量、即ち流体の流量変化を少なく抑制できる利点を有している。
【０００８】
しかしながら一方でこの流量調節弁の場合、テーパ面をなす弁体２０２の当接面２０８が、同じくテーパ面をなす弁座面２０６に沿って平行に面状に長く延びていて流動の圧力を受ける受圧面が広いため、流路Ｓを流れる流体による弁体２０２の後退方向の力が強く働き、弁体２０２がその強い力によって後退移動させられ易いといった問題を内包している。
その結果として、流路Ｓを流れる流体の流量が設定流量から増大変化し易く、高精度で流量調節することが難しいといった問題がある。
【０００９】
従って例えばこの流量調節弁を図１２の湯水混合バルブの水側弁部に適用した場合、水の流入量が設定流量よりも多くなってしまって、混合水温度が設定温度よりも低下してしまうといった問題を生ずる。
【００１０】
また図１１に示す流量調節弁の場合、弁体２０２のテーパ面をなす当接面２０８を、同じくテーパ面をなす弁座面２０６に対して面状に当接させて流体の流れを停止させるものであるため（当り面が広いため）、弁座面２０６，当接面２０８の成形の際の面精度によっては流体の流れを確実且つ完全に停止させることができない場合が生じるといった問題がある。
【００１１】
尚、本発明に対する先行技術として下記特許文献２に開示されたものがあるが、この特許文献２に開示のものはダイアフラムのシール部を閉弁時に弾性変形させ、弁座面に対してその弾性変形に基づいて面状に接触させシールするもので、本発明とは異なった別異のものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００８−２０２７０１号公報
【特許文献２】特開平８−１７８０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は以上のような事情を背景とし、流量調節を高精度で正確に行い得る流量調節弁を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
而して請求項１のものは、軸周りに環状をなして軸方向に進退移動する弁体、及び該弁体に対応して軸周りに環状をなし、弁座面が該軸方向に対して傾斜したテーパ面をなす弁座を備えた弁部を有して、該弁座面に対する該弁体の軸方向移動によって該弁座面と該弁体との間の流路を大小変化させて流量調節を行う弁であって、該弁体が、前記流路を流れる流体の圧力により、該弁体に対して軸方向に作用する付勢部材又は圧力室の圧力による押圧力に抗して開弁方向に移動可能である流量調節弁において、前記弁体には、前記弁座面の側に突き出した形態をなし、閉弁時に非弾性変形状態で該弁座面に当接する硬質の環状の突き出し部を設けて、閉弁時に該突き出し部を該弁座面に対し線状接触させるようになしてあることを特徴とする。
【００１５】
請求項２のものは、請求項１において、前記突き出し部における流体の出側の面が、前記弁座面に対して直角方向の面若しくは該直角方向に対して角度４５°以下の鋭角の面をなしていることを特徴とする。
【００１６】
請求項３のものは、請求項１，２の何れかにおいて、前記突き出し部における流体の出側の面には、周方向に沿って間隔を隔てて複数のリブが該出側の面を周方向に分断する形で該出側の面から突出する状態に設けてあることを特徴とする。
【００１７】
請求項４のものは、請求項１〜３の何れかにおいて、前記弁部がパイロット式の弁部であって、前記圧力室と、該圧力室の圧力を増減変化させる方向に且つ前記弁体と同じ方向に移動し、該弁体を追従して進退移動させるパイロット弁とを有するものであり、該弁体が前記圧力室の圧力による押圧力に抗して前記開弁方向に移動可能であることを特徴とする。
【００１８】
請求項５のものは、請求項１〜４の何れかの流量調節弁が、(イ)弁ケースに軸方向に離隔して設けられた湯流入口及び水流入口と、(ロ)該湯流入口，水流入口に対応して軸方向に離隔して設けられた湯側弁部及び水側弁部と、(ハ)湯水を混合する混合室と、(ニ)該混合室内の混合水温度に感応して伸縮し、前記湯側弁部における湯側弁体を閉じ、前記水側弁部における水側弁体を開く方向の付勢力を変化させる感温ばねと、(ホ)前記湯側弁体及び水側弁体に対して前記感温ばねとは逆方向に付勢力を作用させるバイアスばねと、を有し、湯水の混合比率を自動的に調節するサーモスタット式の湯水混合バルブにおける前記水側弁部又は／及び湯側弁部を成すものであることを特徴とする。
【発明の作用・効果】
【００１９】
以上のように本発明は、テーパ面をなす弁座面の側に突き出した形態をなし、閉弁時に非弾性変形状態で弁座面に当接する硬質の環状の突き出し部を弁体に設けて、閉弁時にその突き出し部を弁座面に対し線状接触させるようになしたものである。
【００２０】
本発明によれば、弁座面と弁体との間の流路を流れる流体の流動圧を受ける弁体（詳しくは突き出し部）の受圧面の面積を可及的に小さくすることができ、流体の流れが弁体を後退方向に押す力を小さくすることができる。
従って流体の流れによって弁体が後退方向に移動することにより、実際の流量が設定流量よりも増大変化してしまうのを効果的に抑制することができる。
これにより、流量調節弁における流量調節を高精度で正確に行い得るようになる。
尚本発明において、上記の線状接触とは閉弁時における弁座面に対する突き出し部の接触幅が１ｍｍ以下である場合を意味する（但し好ましい接触幅は０．１ｍｍ以下）。
【００２１】
本発明では、上記突き出し部における流体の出側の面を弁座面に対して直角の向きとなしておくことができる。
又は出側の面を、弁座面と直角方向に対して角度４５°以下の鋭角の面となしておくことができる（請求項２）。
後者の場合、弁体製造時における突起の成形加工を容易化することができる。
【００２２】
ところで、弁座面に対する弁体の当接部を上記のような突き出した形態となした場合、突き出し部を乗り越えて流体が流動したところで流路幅が急拡大することに起因して、流れの一部が突き出し部の出側内面に向って巻き込むような流れとなる。この流れはテーパ形状をなす弁座面に沿った流れから剥離した流れとなる。
而してこのような剥離流れが生ずると、そこで「ピューッ」といった笛吹音を異音として発生させてしまう。
【００２３】
ここにおいて請求項３のものは、環状に形成された突き出し部の出側の面に、その出側の面を周方向に分断する形で周方向に間隔を隔てて複数のリブを出側の面から突出状態に設けたものである。
【００２４】
これら複数のリブは次のように作用する。
上記笛吹音に似た異音は、上記の剥離流れが周方向に全周に亘って連続的に繋がった流れとして生ずることで発生し易い。
しかるに請求項３に従って上記の複数の突出形状のリブを設けることで、周方向に連続して繋がった流体の剥離流れを分断することで、笛吹音に似た異音の発生を効果的に抑制することが可能となる。
【００２５】
本発明は、上記弁部がパイロット式の弁部であって、上記圧力室と、圧力室の圧力を増減変化させる方向に且つ弁体と同じ方向に移動し、弁体を追従して進退移動させるパイロット弁とを有する流量調節弁、即ち弁体が、流路を流れる流体の圧力により上記圧力室の圧力による押圧力に抗して開弁方向に移動可能である流量調節弁に好適に適用することができる（請求項４）。
【００２６】
また本発明は、サーモスタット式の湯水混合バルブにおける水側弁部又は湯側弁部における流量調節弁として好適に適用することができる（請求項５）。
これにより、湯水混合バルブにおける水，湯の流量調節、ひいては水と湯との混合比率を高精度で正確に調節することが可能となり、混合水温度が設定温度からずれてしまうのを防止し得て、混合水の温度制御を正確に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態の流量調節弁を備えた湯水混合バルブの断面図である。
【図２】同実施形態における弁体ユニットを各部品に分解して示す断面図である。
【図３】同実施形態の要部拡大図である。
【図４】本発明の他の実施形態の要部拡大図である。
【図５】本発明の更に他の実施形態の要部拡大図である。
【図６】本発明の更に他の実施形態の要部拡大図である。
【図７】本発明の更に他の実施形態の要部拡大図である。
【図８】本発明の利点を説明するための説明図である。
【図９】本発明の更に他の実施形態の要部拡大図である。
【図１０】本発明の更に他の実施形態の要部拡大図である。
【図１１】従来の流量調節弁の不具合の説明図である。
【図１２】図１１の流量調節弁を備えた湯水混合バルブの図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１において、１０はサーモスタット式（自動温度調節機能付）の湯水混合バルブで、１２は円筒形状をなす弁ケースである。
弁ケース１２には、軸方向に互いに離隔した位置に水流入口１６，湯流入口１８が形成されており、これら水流入口１６，湯流入口１８を通じて水，湯が弁ケース１２内部に流入する。
流入した水と湯とは混合室２０で混合された後、その混合水が流出口２２から図中左向きに流出する。
【００２９】
２４，２６はそれぞれ水流入口１６，湯流入口１８から流入する水，湯の流入量を調節する水側弁部，湯側弁部で、水流入口１６，湯流入口１８からの水と湯の流入量は、それぞれ水側弁部２４，湯側弁部２６の弁開度に応じて大小変化する。即ち混合室２０での水と湯との混合比率が変化し、混合水温度が高低変化する。
【００３０】
弁ケース１２の内部には、弁体ユニット２８が図中左右方向（軸方向）に移動可能に設けられている。
この弁体ユニット２８は、軸方向に離隔して設けられた水側弁体３０と湯側弁体３２、及びそれらを軸方向に連繋する連繋部３４を有している。
【００３１】
ここで水側弁体３０及び湯側弁体３２はそれぞれ円筒形状（環状）をなしており、それぞれの外周面の軸方向中間位置に断面Ｕ字形状をなすシール部材３６，３８が保持されていて、それらシール部材３６，３８により水側弁体３０及び湯側弁体３２と弁ケース１２との間が水密にシールされている。
【００３２】
連繋部３４は湯側弁体３２と一体に構成されている。
この連繋部３４は、図２にも示しているように湯側弁体３２の内側位置において十字状をなすように中心部から放射状に延びる複数（ここでは４つ）の補強板４０と、この補強板４０から軸方向且つ図中右方向に突き出した円筒部４２とを一体に有している。
ここで補強板４０は湯側弁体３２を内側から補強する働きをなすもので、板面が軸方向に延びており、そして外周端が湯側弁体３２に一体化されている。
この実施形態では、水流入口１６，湯流入口１８から流入した水と湯とが図中左向きに流れて混合室２０に到り、そこで水と湯とが混合される。
【００３３】
混合室２０には、形状記憶合金製のコイル形状の感温ばね（付勢部材）４４が収容されており、その付勢力を軸方向の押圧力として弁体ユニット２８に対し図中右向きに、即ち湯側弁体３２を閉弁させ、水側弁体３０を開弁させる方向に及ぼしている。
この形状記憶合金製の感温ばね４４は混合室２０内部の混合水温度に応じて伸縮し、混合水温度が設定温度となるように図中右向きの付勢力を変化させて、弁体ユニット２８の位置を自動的に微調節する。
【００３４】
４６は混合室２０を形成するとともに感温ばね４４の一端を当接させるばね受で、図中右端に外向きの係合爪４８を有し、その係合爪４８を弁ケース１２の係合孔５０に係合させることで、弁ケース１２に組み付けられている。
【００３５】
上記水側弁体３０は、湯側弁体３２及び連繋部３４とは別体に構成されている。
この水側弁体３０には、図２にも明らかに示しているように内側が段付形状をなす円筒形状の嵌合部５２が形成されており、その嵌合部５２が、段付部５４を円筒部４２の先端面に当接させる状態に、円筒部４２に外嵌状態に嵌合され組み付けられている。
詳しくは、円筒部４２の内側には雌ねじ部５６が形成されていて、そこに後述の弁軸１０６の先端部に形成された雄ねじ部５８がねじ込まれている。
【００３６】
この弁軸１０６には押え部材としての止め輪（ここではＥリング）６０が装着されており、弁軸１０６の雄ねじ部５８が円筒部４２の内側の雌ねじ部５６にねじ込まれることで、水側弁体３０が止め輪６０にてばね６２を介し円筒部４２に図中左向きに押し付けられ、連繋部３４に組付固定されている。
ここでばね６２は通常の金属製でコイル形状をなしている。
【００３７】
図１に示しているように弁ケース１２には、水側弁体３０，湯側弁体３２のそれぞれの軸方向の内側位置に、水側弁部２４における水側弁座６４，湯側弁部２６における湯側弁座６６が設けられており、それらに対し水側弁体３０，湯側弁体３２が軸方向に当接するようになっている。
詳しくは水側弁座６４，湯側弁座６６におけるそれぞれの弁座面６８，７０に対して水側弁体３０，湯側弁体３２が当接するようになっている。
【００３８】
この実施形態において、弁体ユニット２８は通常の金属製のコイルばねから成るバイアスばね（付勢部材）７２にて図中左向き、即ち湯側弁体３２を開弁させ、水側弁体３０を閉弁させる方向に付勢（押圧）されており、また混合室２０内に設けられた感温ばね４４にてこれとは逆方向の図中右向き、即ち湯側弁体３２を閉弁させ、水側弁体３０を開弁させる方向に付勢されている。
弁体ユニット２８は、感温ばね４４による図中右向きの付勢力と、バイアスばね７２による図中左向きの付勢力とが釣合う位置に保持される。
【００３９】
図１に示しているように、弁ケース１２には回転操作軸７４が組み付けられている。
この回転操作軸７４は、弁体ユニット２８を弁ケース１２の内部で軸方向、即ち図中左右方向に移動させて混合水温度を設定操作するためのもので、嵌合軸部７６と、ハンドル連結部７８とを有しており、その嵌合軸部７６が弁ケース１２の嵌合孔８０に回転可能に内嵌されている。
ここで嵌合軸部７６と弁ケース１２の嵌合孔８０との間はＯリング８２にて水密にシールされている。
また弁ケース１２から軸方向の右方に突き出したハンドル連結部７８には、セレーション部８４において図示を省略するハンドルが一体回転状態に連結されるようになっている。
【００４０】
回転操作軸７４は、弁ケース１２の内部において大径の円筒部８５を有しており、その円筒部８５の図中右端の肩部と、回転操作軸７４に装着された径方向に弾性を有する止め輪８６にて、弁ケース１２に軸方向に固定されている。
この円筒部８５の内周面には雌ねじ部８８が形成され、そこに円筒形状をなす駆動部材９０が、外周面の雄ねじ部９２において螺合されている。
この駆動部材９０は、回転操作軸７４の回転操作によってねじ送りで軸方向即ち図中左右方向に進退移動させられる。
【００４１】
この駆動部材９０と弁体ユニット２８との間には、ストッパリング９４，ばね受９６を介して通常の金属製のコイルばねからなる上記のバイアスばね７２が介在させられており、バイアスばね７２の図中左向きの付勢力が弁体ユニット２８に対し図中左向きに及ぼされている。
尚、ばね受９６には図中左端と右端とに内向きのフランジ部９８，１００が設けられている。
【００４２】
一方、駆動部材９０の図中左端には外向きのフランジ部１０２が設けられ、この外向きのフランジ部１０２が、一対のフランジ部９８，１００の間においてばね受９６内部を図中左右方向に相対移動可能とされている。
また駆動部材９０には、内向きに突出した段付部１０４が図中右端に設けられていて、そこにストッパリング９４が図中右向きに当接させられている。
【００４３】
上記のように弁体ユニット２８からは図中右向きに弁軸１０６が延び出している。
弁軸１０６の右端側はストッパリング９４を貫通して図中右向きに突出しており、その突出した端部に、ストッパリング９４の内径よりも大径の頭部１０８が設けられている。
この頭部１０８には、弁軸１０６における上記の雄ねじ部５８を連繋部３４の雌ねじ部５６にねじ込む際に工具掛け部となる係合溝が形成されている。
【００４４】
この実施形態では、回転操作軸７４を正方向に回転操作すると、駆動部材９０がねじ送り作用で図中左向きに前進させられ、これによりストッパリング９４を介してバイアスばね７２が圧縮せしめられ、弁体ユニット２８に対する図中左向きの付勢力を増大させる。
また回転操作軸７４を逆方向に回転操作すると、駆動部材９０が図中右向きに後退移動させられて、バイアスばね７２が延びる方向に変位し、弁体ユニット２８に対する図中左向きの付勢力を弱くする。
【００４５】
この例の湯水混合バルブ１０では、このようにして回転操作軸７４を正方向又は逆方向に回転操作することで、弁体ユニット２８に対するバイアスばね７２の図中左向きの付勢力と、感温ばね４４の図中右向きの付勢力との釣合位置が図中左右方向に変化し、これに伴って弁体ユニット２８が図中左右方向にシフトせしめられる。即ち湯水混合バルブ１０における混合水の温度が設定ないし設定変更される。
【００４６】
この湯水混合バルブ１０では、弁体ユニット２８が図中左向きに一杯まで移動して水側弁体３０が水側弁座６４の弁座面６８に当接することで水流入口１６が全閉、湯流入口１８が全開となり、弁体ユニット２８が逆方向に一杯まで移動して湯側弁体３２が湯側弁座６６の弁座面７０に当接することで湯流入口１８が全閉、水流入口１６が全開状態となる。
またそれらの中間位置において水流入口１６及び湯流入口１８を開き、且つその開度を感温ばね４４の温度感知に基づいて自動的に変化させ、水，湯の流入量を変化させて混合水温度を自動的に設定温度に調節する。
【００４７】
上記水側弁体３０，湯側弁体３２を含む弁体ユニット２８は、全体が硬質の樹脂材（ここではポリサルホン（ＰＳＦ））で形成されており、水側弁体３０，湯側弁体３２のそれぞれが、対応する水側弁座６４，湯側弁座６６に対し閉弁時に非弾性変形状態で当接する。
【００４８】
この実施形態では、湯側弁座６６における弁座面７０が軸方向に対して直角の面をなしており、一方水側弁座６４における弁座面６８は、図３にも詳しく示しているように軸方向に対して傾斜したテーパ面（ここでは軸方向に対して４５°の角度で傾斜）をなしている。
詳しくは、径方向中心に向うにつれて軸方向の左方向、つまり水側弁体３０から離れる方向に移行する向きに傾斜したテーパ面をなしている。
【００４９】
図３に詳しく示しているように水側弁体３０には、このテーパ面をなす水側弁座６４の弁座面６８の側に突き出した形態の突き出し部（ここでは弁座面６８に対し直角の向きで起立した突起）１１０が一体に設けられており、閉弁時においてこの突き出し部１１０の先端が弁座面６８に当接するようになしてある。
尚この突き出し部１１０は軸周りに全周に亘って形成されている。即ち突き出し部１１０は環状（ここでは円環状）をなしている。
【００５０】
上記のように突き出し部１１０は硬質の部材からなっていて、閉弁時に弁座面６８に対し全周に亘って線状接触し、水側弁座６４と水側弁体３０との間の流路Ｓを遮断する。
この例において、突き出し部１１０は閉弁時に弁座面６８に対し０．１ｍｍの接触幅で線状接触する。
【００５１】
この実施形態において、突き出し部１１０における流体の入側の面１１２，出側の面１１４は、何れも突き出し部１１０の起立方向即ち弁座面６８と直角方向に対する角度θ１，θ２が２５°以下の鋭角の面となしてある。
ここでθ１，θ２は同じ角度としても良いし、異なった角度としておいても良い。
【００５２】
以上のような本実施形態においては、水側弁部２４における弁座面６８と水側弁体３０との間の流路Ｓを流れる水の流動の圧力を受ける水側弁体３０の受圧面の面積を可及的に小さくすることができ、水の流れが水側弁体３０を図中右方向の後退方向に押す力を小さくすることができる。
従って水の流れによって、水側弁体３０が感温ばね４４による図中右向きの付勢力とバイアスばね７２による図中左向きの付勢力との釣合い位置から後退方向に移動することにより、即ち水側弁体３０に対して軸方向の左向きに作用するバイアスばね７２による付勢力（押圧力）に抗して水側弁体３０が開弁方向に移動することにより、実際の水の流量が設定流量よりも増大変化してしまうのを効果的に抑制することができる。
【００５３】
これにより水側弁部２４における水流量調節を高精度で正確に行うことができ、そしてこれにより湯水混合バルブ１０における水と湯との混合比率の調節をより高精度で行い得るようになり、混合水の温度制御をより正確に行えるようになる。
【００５４】
またこの実施形態では、突き出し部１１０における水の入側の面１１２，出側の面１１４が弁座面６８に対し直角方向の面ではなく、θ１，θ２が２５°以下の鋭角の面となしてあるため、突き出し部１１０の成形加工を容易に行うことができる。
【００５５】
弁体３０における突き出し部１１０は、上例以外に他の様々な形状で構成することが可能である。
図４〜図７はその具体例を示している。
先ず図４の例は、突き出し部１１０における出側の面１１４を角度θ２の鋭角の面となす一方、入側の面１１２を突き出し部１１０の起立方向即ち弁座面６８と直角な方向の面（つまり図３（Ｂ）における角度θ１を０°とする面）となした例である。
【００５６】
また図５の例は、図４の例とは逆に出側の面１１４を弁座面６８と直角な方向の面となし、入側の面１１２を角度θ１をなす鋭角の面となした例である。
更に図６の例は、突き出し部１１０における入側の面１１２，出側の面１１４の何れも弁座面６８と直角方向の面となした例である。
尚ここでは突き出し部１１０の先端を円弧形状となしてある。図４及び図５についても同様である。
【００５７】
ところで水側弁体３０に突き出し部１１０を設けて、その先端を閉弁時に弁座面６８に対し線状接触させるようにしたとき、開弁時において水流入口１６から流入した水の流れが突き出し部１１０を乗り越えて流動する際、図８に示すように突き出し部１１０を越えたところで流路Ｓが急拡大するために、突き出し部１１０を乗り越えた流れの一部が突き出し部１１０の出側の面１１４側に巻き込むような流れとなり、弁座面６８に沿った流れからその巻込み方向の流れが剥離する現象を生じる。
このような剥離流れが生じると、そこで笛吹音に似た異音を発生してしまう。
【００５８】
これを防止するための手段として、図７に示しているように突き出し部１１０の出側の面１１４に、複数のリブ１１６を出側の面１１４から突出する形態で周方向に所定間隔を隔てて、具体的には一定間隔ごとに設けておくのが良い。
尚この図７の例は、図５に示した水側弁体３０を代表として、これにリブ１１６を設けた例であるが、勿論図３，図４及び図６の水側弁体３０にこのようなリブ１１６を設けておくこともできる。
【００５９】
而してこのように突き出し部１１０における出側の面１１４に、周方向に沿って一定間隔ごとに複数のリブ１１６を突出状態に設けておいた場合、図８に示す出側の面１１４に巻き込むような剥離流れを周方向に複数に分断することができる。
【００６０】
図８に示す出側の面１１４に向って巻き込むような流れが周方向に全周に亘って一体に繋がっていると、剥離流れのエネルギーも大となって、そのことが上記の笛吹音に似た異音を発生させる原因となるが、出側の面１１４に向う巻込みの流れを周方向に分断することで、そのような異音の発生を良好に防止することが可能となる。
【００６１】
尚この例において、リブ１１６はそれ自体が全体的に同じ肉厚で形成され、また全てのリブ１１６が均等な肉厚で形成されている。
また図７（Ｂ）に示しているように各リブ１１６の形状は、図中左端面が軸直角方向の面をなし、内周側の面が軸方向の面となしてある。
但しこれはあくまで一例で、他の形状とすることも可能である。
【００６２】
以上は本発明を湯水混合バルブ１０における水側弁部２４に適用した場合の例であるが、本発明は湯水混合バルブ１０の湯側弁部２６に適用することも可能である。
この場合、湯側弁体３２と湯側弁座６６の弁座面７０との間の流路Ｓを流れる湯の圧力が湯側弁体３２に作用して、これを図中左向きの後退方向に押す力が働いても、湯側弁体３２が、これを図中右向きに付勢する感温ばね（付勢部材）４４による押圧力に抗して後退方向に移動してしまうのを有効に抑制することができる。
【００６３】
また本発明は、図９に示す弁部１２０のように、弁体１２２の軸方向の先端面（図中左端面）を軸直角方向の面となして、軸方向に対し４５°の角度のテーパ面をなす、弁座１２４の弁座面１２６に対して、弁体１２２の先端外周部の直角の角部を突き出し部１１０として、これを弁座面１２６に当接させるようになすといったことも可能である。
【００６４】
その他に、本発明は弁部をパイロット式の弁部として構成することも可能である。
図１０はその具体例を示している。
図１０（Ａ）において、１３０はパイロット式の弁部、１３２は水又は湯（以下では水の例について説明する）の流入口で、１３４はダイヤフラム式の弁体、１３６は弁座で、１３８はテーパ形状をなす弁座面である。
ここでダイヤフラム式の弁体１３４は、外周部のゴム製のダイヤフラム膜１４０と、これにより図中左右方向に移動可能に保持された弁本体部１４２とを有している。
【００６５】
１４４は、弁体１３４の図中右側の背後に形成された圧力室で、この圧力室１４４は、内部の圧力を弁体１３４に対し図中左向きの閉弁方向の押圧力として作用させる。
１４６は、弁体１３４を貫通して設けられた導入小孔で、この導入小孔１４６は、流入口１３２から流入した１次側の水を圧力室１４４に導入して、圧力室１４４の圧力を増大させる。
【００６６】
１４８は、弁体１３４の中心部を軸方向に貫通して設けられたパイロット流路で、このパイロット流路１４８は、圧力室１４４内の水を２次側に抜いて圧力室１４４の圧力を減少させる。
１５０は、弁体１３４の中心の貫通孔内に挿通された軸体で、この軸体１５０と一体移動する状態にパイロット弁１５２が設けられている。ここでパイロット弁１５２は、孔１５４内を図中左右方向に進退移動する。
尚パイロット弁１５２の外周面と孔１５４の内周面との間は、パイロット弁１５２に保持されたＯリング１５６にて水密にシールされている。
【００６７】
この例のパイロット式の弁部１３０では、パイロット弁１５２が図中左向きに前進移動すると、これに追従して弁体１３４がパイロット弁１５２と同方向に且つ同じ距離だけ閉弁方向に前進移動する。
またパイロット弁１５２が図中右方向に後退移動すると、これに追従して弁体１３４がパイロット弁１５２と同方向に且つ同じ距離だけ開弁方向に後退移動する。
【００６８】
詳しくは、パイロット弁１５２が図中左向きに前進移動すると、一時的にパイロット弁１５２と弁体１３４との間の間隙が小となって、パイロット流路１４８の開度が小となり、ここにおいて圧力室１４４からパイロット流路１４８を通じて２次側へと抜け出る水の量が小となって、圧力室１４４の圧力が増大する。
【００６９】
するとその増大した圧力によって、弁体１３４が図中左向きに微小距離前進移動し、そして圧力室１４４の圧力と、弁体１３４に対し図中右向きに働く１次側の給水圧とが釣り合ったところで弁体１３４が移動停止する。
そして弁体１３４に対して図中左向きの押圧力を作用させる圧力室１４４の圧力と、弁体１３４に対して図中右向きの押圧力を作用させる１次側の給水圧とをバランスさせるようにして、弁体１３４がパイロット弁１５２との間に一定の追従間隙を維持しつつパイロット弁１５２の前進につれて同方向即ち閉弁方向に追従して前進移動する。
【００７０】
一方パイロット弁１５２が図中右方向に後退移動すると、パイロット弁１５２の開度即ちパイロット流路１４８の開度が一時的に大となることによって、圧力室１４４の水がパイロット流路１４８を通じ多く流出し、ここにおいて圧力室１４４の圧力が一時的に低下することによって、弁体１３４が図中右方向、即ちパイロット弁１５２の後退方向と同方向に後退移動する。
【００７１】
そして弁体１３４に対する圧力室１４４の図中左向きの押圧力と、弁体１３４に対する１次側の圧力による図中右向きの押圧力とがバランスする位置で弁体１３４の後退移動が停止する。
以後も同様にしてパイロット弁１５２の図中右方向の後退移動に追従して弁体１３４が移動し、弁開度を増大させる。
【００７２】
この例において、弁体１３４には突き出し部１１０が軸周りに環状に設けてあり、閉弁時においてこの突き出し部１１０が、弁座面１３８に対し線状接触するようになしてある。
従ってこの例においても、流路Ｓを流れる水の圧力が弁体１３４に作用し、弁体１３４を後退方向に押す力が働いたとしても、弁体１３４は、圧力室１４４による左向きの押圧力に抗して図中右方向に後退移動するのが抑制され、流量調節を高精度で正確に行うことができる。
【００７３】
図１０（Ｂ）はパイロット式弁部の他の例を示したもので、この例のパイロット式弁部１５８は、弁体１３４がピストン式の弁となしてある。
弁体１３４には、外周面にＯリング１６０が保持されていて、このＯリング１６０によって弁体１３４の外周面と弁ケース１６２との間が水密にシールされている。
尚他の点については図１０（Ａ）に示したものと基本的に同様である。
【００７４】
以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示である。
例えば本発明は湯水混合バルブ以外に、単に水の流量だけを調節する流量調節弁や、湯の流量だけを調節する流量調節弁等にも適用することが可能である等、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１０ 湯水混合バルブ
１６ 水流入口
１８ 湯流入口
２０ 混合室
２４ 水側弁部
２６ 湯側弁部
２８ 弁体ユニット
３０ 水側弁体
３２ 湯側弁体
４４ 感温ばね
６２ ばね
６４ 水側弁座
６６ 湯側弁座
６８，７０ 弁座面
７２ バイアスばね（付勢部材）
１１０ 突き出し部
１１２ 入側の面
１１４ 出側の面
１１６ リブ
１３０，１５８ 弁部
１３２ 流入口
１３４ 弁体
１４４ 圧力室
１４８ パイロット流路
１５２ パイロット弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸周りに環状をなして軸方向に進退移動する弁体、及び該弁体に対応して軸周りに環状をなし、弁座面が該軸方向に対して傾斜したテーパ面をなす弁座を備えた弁部を有して、該弁座面に対する該弁体の軸方向移動によって該弁座面と該弁体との間の流路を大小変化させて流量調節を行う弁であって、該弁体が、前記流路を流れる流体の圧力により、該弁体に対して軸方向に作用する付勢部材又は圧力室の圧力による押圧力に抗して開弁方向に移動可能である流量調節弁において、
前記弁体には、前記弁座面の側に突き出した形態をなし、閉弁時に非弾性変形状態で該弁座面に当接する硬質の環状の突き出し部を設けて、閉弁時に該突き出し部を該弁座面に対し線状接触させるようになしてあることを特徴とする流量調節弁。
【請求項２】
請求項１において、前記突き出し部における流体の出側の面が、前記弁座面に対して直角方向の面若しくは該直角方向に対して角度４５°以下の鋭角の面をなしていることを特徴とする流量調節弁。
【請求項３】
請求項１，２の何れかにおいて、前記突き出し部における流体の出側の面には、周方向に沿って間隔を隔てて複数のリブが該出側の面を周方向に分断する形で該出側の面から突出する状態に設けてあることを特徴とする流量調節弁。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかにおいて、前記弁部がパイロット式の弁部であって、前記圧力室と、該圧力室の圧力を増減変化させる方向に且つ前記弁体と同じ方向に移動し、該弁体を追従して進退移動させるパイロット弁とを有するものであり、該弁体が前記圧力室の圧力による押圧力に抗して前記開弁方向に移動可能であることを特徴とする流量調節弁。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかの流量調節弁が、(イ)弁ケースに軸方向に離隔して設けられた湯流入口及び水流入口と、(ロ)該湯流入口，水流入口に対応して軸方向に離隔して設けられた湯側弁部及び水側弁部と、(ハ)湯水を混合する混合室と、(ニ)該混合室内の混合水温度に感応して伸縮し、前記湯側弁部における湯側弁体を閉じ、前記水側弁部における水側弁体を開く方向の付勢力を変化させる感温ばねと、(ホ)前記湯側弁体及び水側弁体に対して前記感温ばねとは逆方向に付勢力を作用させるバイアスばねと、を有し、湯水の混合比率を自動的に調節するサーモスタット式の湯水混合バルブにおける前記水側弁部又は／及び湯側弁部を成すものであることを特徴とする流量調節弁。
【請求項１】
軸周りに環状をなして軸方向に進退移動する弁体、及び該弁体に対応して軸周りに環状をなし、弁座面が該軸方向に対して傾斜したテーパ面をなす弁座を備えた弁部を有して、該弁座面に対する該弁体の軸方向移動によって該弁座面と該弁体との間の流路を大小変化させて流量調節を行う弁であって、該弁体が、前記流路を流れる流体の圧力により、該弁体に対して軸方向に作用する付勢部材又は圧力室の圧力による押圧力に抗して開弁方向に移動可能である流量調節弁において、
前記弁体には、前記弁座面の側に突き出した形態をなし、閉弁時に非弾性変形状態で該弁座面に当接する硬質の環状の突き出し部を設けて、閉弁時に該突き出し部を該弁座面に対し線状接触させるようになしてあることを特徴とする流量調節弁。
【請求項２】
請求項１において、前記突き出し部における流体の出側の面が、前記弁座面に対して直角方向の面若しくは該直角方向に対して角度４５°以下の鋭角の面をなしていることを特徴とする流量調節弁。
【請求項３】
請求項１，２の何れかにおいて、前記突き出し部における流体の出側の面には、周方向に沿って間隔を隔てて複数のリブが該出側の面を周方向に分断する形で該出側の面から突出する状態に設けてあることを特徴とする流量調節弁。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかにおいて、前記弁部がパイロット式の弁部であって、前記圧力室と、該圧力室の圧力を増減変化させる方向に且つ前記弁体と同じ方向に移動し、該弁体を追従して進退移動させるパイロット弁とを有するものであり、該弁体が前記圧力室の圧力による押圧力に抗して前記開弁方向に移動可能であることを特徴とする流量調節弁。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかの流量調節弁が、(イ)弁ケースに軸方向に離隔して設けられた湯流入口及び水流入口と、(ロ)該湯流入口，水流入口に対応して軸方向に離隔して設けられた湯側弁部及び水側弁部と、(ハ)湯水を混合する混合室と、(ニ)該混合室内の混合水温度に感応して伸縮し、前記湯側弁部における湯側弁体を閉じ、前記水側弁部における水側弁体を開く方向の付勢力を変化させる感温ばねと、(ホ)前記湯側弁体及び水側弁体に対して前記感温ばねとは逆方向に付勢力を作用させるバイアスばねと、を有し、湯水の混合比率を自動的に調節するサーモスタット式の湯水混合バルブにおける前記水側弁部又は／及び湯側弁部を成すものであることを特徴とする流量調節弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−２４９２７８（Ｐ２０１０−２４９２７８Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０１２８１（Ｐ２００９−１０１２８１）
【出願日】平成２１年４月１７日（２００９．４．１７）
【出願人】（００００００４７９）株式会社ＩＮＡＸ (1,429)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１７日（２００９．４．１７）
【出願人】（００００００４７９）株式会社ＩＮＡＸ (1,429)
【Ｆターム（参考）】
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