专利名称：开闭阀装置的制作方法
技术领域：
本发明，涉及开闭阀装置，尤其涉及使用于将热水和冷水混合成适当温度的混合水进行止水和出水的冷热水混合水龙头等中的开闭阀装置。
背景技术：
以往，已知有由主阀和将该主阀进行开闭用的控制阀构成的控制式开闭阀，并提出了多种形式的控制式开闭阀的技术方案。
任何1种形式的控制式开闭阀，基本上都具有(1)按钮等的操作部、(2)与操作部连动的控制阀、(3)主阀和设置在主阀背面侧的压力室，并且，通过利用控制阀将压力室内的一次压力进行释放、将主阀打开这点是共同的。
接着，对以往的控制式开闭阀的具体结构进行说明。
图19是表示日本专利特开平9-60969号公报(专利文献1)所示的以往的控制式开闭阀的一例的概略图。
如图19所示，该型式的控制式开闭阀，具有被按钮等按压的操作部100；与该操作部结合成一体的推杆102；设置在该推杆102的顶端上的控制阀104；设有被控制阀104抵接和离开的控制阀口106的膜片式的主阀108；形成有在该主阀108的背面侧的压力室110的壳体112；该主阀110的表面进行就座和离座用的阀座114。又，在该壳体112的插通推杆102的部分，设有密封构件116。还在主阀108的外周侧形成有小孔118。
图20是表示日本专利特开平11-304245号公报(专利文献2)和特开2001-98596号公报(专利文献3)所示的以往的控制式开闭阀的另一例的概略图。
如图20所示，该型式的控制式开闭阀，是与图20所示型式的基本结构相同，此外，在操作部100与推杆102之间设有缓冲机构(螺旋弹簧)120。
日本专利特开平9-60969号公报[专利文献2]日本专利特开平11-304245号公报[专利文献3]日本专利特开2001-98596号公报在上述的图19所示的以往的控制式开闭阀中，通过将设置在压力室110内的控制阀104与主阀108的控制阀口106抵接和离开，使控制阀104进行开闭，对止水与出水进行切换。
因此，在从出水状态切换成止水状态时，首先，必须利用推杆102将控制阀104向与控制阀口106抵接的方向进行按压，但这时，推杆102和控制阀104因压力室110内的水压受到向上的力，需要克服该力地对操作部100进行按压，但该力是极小的值。
接着，当控制阀104与主阀108的控制阀口106抵接时，水压对主阀108向将主阀108从阀座114拉离的方向进行作用，故必须用克服该水压的力进行止水操作。这时，主阀108向阀座114进行移动，但由于移动速度小，故控制阀104将主阀108向阀座114强制地进行按压。通过将该主阀108向阀座114强制地进行按压，在主阀108与阀座114抵接时，产生水击，由此，操作感也变差。
这样，在图19所示的以往的结构中，在止水操作时、(1)控制阀104与控制阀口106抵接为止的期间与(2)控制阀104与控制阀口106抵接以后，在操作力上产生差异(不均)，操作感不好。
又，在图20所示的控制式开闭阀中，在操作部100与控制阀104之间设有缓冲机构120，吸收控制阀104的向行程方向的移动距离(位移量)，操作感变得良好。
但是，在该型式的控制式开闭阀中，由于不能减小缓冲机构118中弹簧的负荷设定，因此，弹簧常数也不能减小，即使设置缓冲机构118，也不能使操作感良好。
即，在对设在压力室110内的控制阀104从外部进行操作的场合，水压作用在与推杆102的剖面积相当的面积上，该力起到将推杆102(控制阀104)从控制阀口106拉离的作用。因此，缓冲机构120的弹簧的负荷，必须设定成大于由该水压产生的力(若不那样，就不能使控制阀104与控制阀口106抵接)。
因此，在图20所示的以往的结构中，难以使缓冲机构118紧凑化，另外，在止水操作时，仍然(1)控制阀104与控制阀口106抵接为止的期间与(2)控制阀104与控制阀口106抵接以后，在操作力上产生差异(不均)，操作感不好。
另一方面，在对使用按钮的冷热水混合水龙头进行开发的场合，在该冷热水混合水龙头中，需要使用上述的控制式开闭阀，但由于这些控制式开闭阀还有上述的问题，故要求解决这些问题。
发明内容
因此，本发明是为了解决上述以往技术的问题而作成的，其目的在于，提供无操作力不均的、操作感良好的开闭阀装置。
又，本发明另一目的在于，提供能紧凑化的开闭阀装置。
为了达到上述目的，本发明的开闭阀装置，用于将热水与冷水混合成适当温度并将该混合水进行止水和出水的冷热水混合水龙头，其特征在于，具有根据使用者的按压操作进行动作的操作部；其基端与该操作部结合的推杆部；设置在该推杆部的顶端上的控制阀；夹在上述推杆部的顶端与控制阀之间的缓冲手段；具有控制阀口且控制阀与该控制阀口抵接和离开的膜片式的主阀；形成在该主阀的背面侧且将推杆部、控制阀和缓冲手段进行收容的压力室；该主阀的表面进行就座和离座用的阀座。
在这样构成的本发明中，在从出水状态切换成止水状态时，首先，按压推杆部使控制阀与控制阀口抵接。这时，推杆部，因作用在与其剖面积相当的面积上的水压而受到向上的力，需要克服它地对操作部进行按压，但该力(操作力)小。接着，当控制阀与主阀的控制阀口抵接时，主阀向阀座移动，主阀在阀座上就座，切换成止水状态。又，由于将缓冲手段设置在压力室内，在控制阀与控制阀口抵接为止的期间没有力作用于缓冲手段，另外，在控制阀与控制阀口抵接以后，也只要作用有小的力(操作力)就可以。其结果，采用本发明，在进行止水操作时、(1)控制阀与控制阀口抵接为止的期间与(2)控制阀与控制阀口抵接以后，在操作力上没有差异(不均)，操作感很好。另外，能将弹簧负荷设定成小的值，因此，弹簧常数也能设定成较小，能使开闭阀装置紧凑化。
在本发明中，最好是，缓冲手段是具有0.01-2N/mm的弹簧常数的螺旋弹簧。
采用这样构成的本发明，由于在操作力上没有差异(不均)，故操作感很好。
在本发明中，最好是，缓冲手段是具有0.01-0.75N/mm的弹簧常数的螺旋弹簧。
采用这样结构的本发明，由于在操作力上没有差异(不均)，故操作感很好。
在本发明中，最好是，缓冲手段是螺旋弹簧，在将螺旋弹簧的伸缩量设为δmm、将水压设为P1Mpa、将上述推杆部的直径设为dmm时，螺旋弹簧的弹簧常数为0.01-P1d2π/(4δ)N/mm。
采用这样构成的本发明，由于在操作力上没有差异(不均)，故操作感很好。
在本发明中，最好是，推杆部形成为比主阀的控制阀口小的直径。
采用这样构成的本发明，由于推杆部形成为比主阀的控制阀口小的直径，故能使操作部上的操作力减小，能确保可靠的止水性。
在本发明中，最好是，推杆部利用不锈钢来形成。
采用这样构成的本发明，即使推杆部为小的直径，对于在水中的使用也能获得足够的耐腐蚀性、提高可靠性。
在本发明中，最好是，还具有与操作部连动、将控制阀切换成止水状态和出水状态且保持在止水状态和出水状态的控制阀切换保持机构，该控制阀切换保持机构具有心状凸轮结构。
采用这样构成的本发明，由于控制阀切换保持机构是心状凸轮机构，故推杆部成为往复运动(上下运动)，向密封构件施加的负荷减少，获得高的可靠性。
在本发明中，最好是，冷热水混合水龙头具有水龙头本体、水龙头出水用的水龙头用按钮和喷淋出水用的喷淋用按钮，这些水龙头用按钮和喷淋用按钮分别具有施力手段，水龙头用按钮和喷淋用按钮在出水状态下，在位于水龙头本体的表面的上方时，被施力手段向下方按压。
采用这样构成的本发明，在使用者进行从止水状态向出水状态用的出水操作时，水龙头用按钮和喷淋用按钮，由于被施力手段向下方按压，故能防止按钮自身发生振动。
本发明的开闭阀装置，其特征在于，具有根据使用者的按压操作进行动作的操作部；其基端与该操作部结合的推杆部；设置在该推杆部的顶端上的控制阀；夹在推杆部的顶端与控制阀之间的缓冲手段；具有控制阀口且控制阀与该控制阀口抵接和离开的膜片式的主阀；形成在该主阀的背面侧且将推杆部、控制阀和缓冲手段进行收容的压力室；该主阀的表面进行就座和离座用的阀座。
图1是表示应用本发明实施形态的控制式开闭阀装置的冷热水混合水龙头的整体立体图。
图2是表示将本发明实施形态的控制式开闭阀装置向冷热水混合水龙头的安装状态的立体图。
图3是表示本发明实施形态的控制式开闭阀装置的基本结构的概略图。
图4是表示本发明实施形态的开闭阀单元(控制式开闭阀装置)中的止水状态(关闭状态)的剖视图。
图5是表示本发明实施形态的开闭阀单元(控制式开闭阀装置)中的出水状态(打开状态)的剖视图。
图6是分解表示本发明实施形态的开闭阀单元(控制式开闭阀装置)的各零件的零件分解图。
图7(a)是表示本实施形态的止水操作时的操作部的移动距离(位移量)与操作力F的关系的线图，(b)是表示图20所示的以往例的止水操作时的操作部的移动距离(位移量)与操作力F的关系的线图。
图8(a)是表示本实施形态的止水操作时的操作部的移动距离(位移量)与作用于螺旋弹簧上的弹簧负荷(N)的关系的线图，(b)是表示图20所示的以往例的止水操作时的操作部的移动距离(位移量)与作用于螺旋弹簧上的弹簧负荷(N)的关系的线图。
图9是表示本发明实施形态的另一例的开闭阀单元(控制式开闭阀装置)的剖视图。
图10是表示本发明实施形态的又一例的开闭阀单元(控制式开闭阀装置)的剖视图。
图11是表示图2所示的作为冷热水混合水龙头零件的板状的绝热罩、水龙头用按钮和喷淋用按钮的组装体的立体图。
图12是从表侧看到的按压了图11所示的组装体的喷淋用按钮的情况下的立体图。
图13是从背侧看到的图12所示的组装体的立体图。
图14是从表侧看到的喷淋用按钮的立体图。
图15是从背侧看到的图14的喷淋用按钮的立体图。
图16是表示使用者操作喷淋用按钮时的各高度水准的侧视图。
图17是表示将喷淋用按钮向绝热罩的背面侧按压且板簧部的变形部呈弹性变形状态的局部主视图。
图18是表示冷热水混合水龙头的水龙头用按钮和喷淋用按钮的结构的另一例的立体图。
图19是表示以往的控制式开闭阀的一例的概略图。
图20是表示以往的控制式开闭阀的另一例的概略图。
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明的实施形态进行说明。
首先，参照图1-图7对应用于本发明第1实施形态的冷热水混合水龙头的控制式开闭阀装置进行说明。
图1是表示应用本发明实施形态的控制式开闭阀装置的冷热水混合水龙头的整体立体图。
如图1所示，符号1表示冷热水混合水龙头，该冷热水混合水龙头1从作为冷热水混合水龙头1的设置面的壁面2突出地设置着。该冷热水混合水龙头1，具有作为水龙头本体的一部分的板状的绝热罩4，在该绝热罩4上，分别设有温度调整用刻度盘6、水龙头出水用的水龙头用按钮8、喷淋出水用的喷淋用按钮10。又，冷热水混合水龙头1下面侧被绝热罩12覆盖。
利用温度调整用刻度盘6设定所需的水温，并调整冷热水的混合比而进行适当温度的出水。又，通过操作水龙头用按钮8从水龙头出水，通过操作喷淋出水用按钮10从喷淋头进行喷淋出水。
这里，喷淋用按钮10，形成为比水龙头用按钮8大的形状，提高使用者的操作性。
又，通过将水龙头用按钮8和喷淋用按钮10配置在比温度调整用刻度盘6更靠近使用者的位置，提高操作性。
又，通过将水龙头用按钮8和喷淋用按钮10的各自操作面设置在与板状的绝热罩4大致同一面上，提高操作性。
另外，在水龙头用按钮8和喷淋用按钮10上分别设置具有凸部等的止滑部14。
在混合水龙头1的顶方下面侧附近，分别设有水龙头出水口16和喷淋出水口18。在喷淋出水口18上连接着与未图示的喷淋头连通的喷淋软管20。
又，在冷热水混合水龙头1的右侧面和左侧面上，设置着止水栓22的调整部、以及过滤器和单向阀24的维修口，在图2中也表示了它们中的一部分。右侧面的部分是向冷热水混合水龙头1流入冷水用的部分，左侧面的部分是流入热水用的部分。
在冷热水混合水龙头1的壁固定面上，分别设有将供冷水管26(参照图2)和供热水管进行连接的连接部。
使用者利用温度调整用刻度盘6对所需的温度进行设定，在想获得水龙头出水时按压水龙头用按钮8、在想获得喷淋出水时按压喷淋用按钮10，就能立即获得所需温度的混合水的出水。并且，当再次按压各按钮8、10时，成为止水的状态。
现对这时的冷热水混合水龙头1内的冷热水的流动进行说明，首先，从供冷水管26和供热水管向冷热水混合水龙头1内流入的冷热水，利用对热水用、冷水用分别设置的止水栓22节流成适当的流量，并通过热水用、冷水用分别设置的过滤器和单向阀24，向温度调节阀流入。温度调节阀是温度自动调节器式的冷热水混合阀，热水与冷水被自动调整成所需的设定温度，冷热水混合水从温度调节阀流出。然后，冷热水混合水经过水龙头用、喷淋用分别所设置的后述的开闭阀单元(控制式开闭阀装置)30、32(图2中仅表示开闭阀装置32)，从水龙头和喷淋嘴出水。
接着，参照图2和图3对本实施形态的控制式开闭阀装置的基本结构进行说明。图2是表示将本发明实施形态的控制式开闭阀装置向冷热水混合水龙头的安装状态的立体图，图3是表示本发明实施形态的控制式开闭阀装置的基本结构的概略图。
如图2所示，作为本实施形态的控制式开闭阀装置的开闭阀单元30、32(图2中仅表示开闭阀装置32)，分别与冷热水混合水龙头1的水龙头用按钮8和喷淋用按钮10的下面侧接触地设置着。这些开闭阀单元30、32，分别利用开闭阀单元安装用螺母34安装在冷热水混合水龙头1的本体侧。该开闭阀单元安装用螺母34，在其上端形成有延长部34a，防止水向开闭阀单元30、32内进入。
以下，由于水龙头用的开闭阀单元30与喷淋用的开闭阀单元32为相同结构，故仅对喷淋用的开闭阀单元32进行说明。
这里，在对开闭阀单元32的详细结构进行说明顶，参照图3对本实施形态的开闭阀单元(控制式开闭阀装置)的基本结构进行说明。
如图3所示，开闭阀单元32，具有当使用者按压喷淋用按钮10(参照图2)时通过该按压操作被向下方按压的操作部36、其基端与操作部36结合的推杆38、设置在该推杆38的顶端的控制阀40。这里，在推杆38的顶端(下端)与控制阀40之间设有作为缓冲手段的螺旋弹簧42。开闭阀单元32，还具有在控制阀40的下方具有控制阀口(压力释放孔)44的控制阀40与该控制阀口44抵接和离开的膜片式的主阀46；形成在该主阀46的背面侧、并形成收容推杆38、控制阀40和螺旋弹簧42的压力室48用的壳体50；主阀46的表面进行就座和离座用的阀座52。又，在壳体50的插通推杆38的部分，设有密封构件54。并且，在主阀46的外周侧形成有小孔(一次压力流入口)56。
接着，对开闭阀单元32的基本动作进行说明。在该开闭阀单元32中，通过使设在压力室48内的控制阀40与主阀46的控制阀口44抵接和离开，使控制阀40进行开闭，对止水与出水进行切换。
首先，在从出水状态切换成止水状态时，必须利用推杆38将控制阀40向与控制阀口44抵接的方向按压。这时，推杆38，因作用于与其剖面积相当的面积上的水压而受到向上的力，并且，存在因密封构件54引起的滑动摩擦阻力，需要克服这些力地按压操作部36，且该力(操作力)是小的值。
接着，当控制阀40与主阀46的控制阀口44抵接时，一次侧通水路的一次压力的水通过小孔56向压力室48内流入，随此，主阀46以慢的速度向阀座52移动。由此，主阀46在阀座52上就座，切换成止水状态。
另外，在本实施形态中，由于将作为缓冲手段的螺旋弹簧42设置在推杆38与控制阀40之间、即设在压力室48内，故在该螺旋弹簧42上、在控制阀40与控制阀口44抵接为止的期间未作用有力，并且，如后面将详细叙述的那样，在控制阀40与控制阀口44抵接以后也只要作用小的力就可以。
又，在从止水状态切换成出水状态时，若按压操作部36，利用后述的控制阀保持切换机构62和施力用弹簧68，使控制阀40从主阀46的控制阀口(压力释放孔)44离开，由此，使压力室48开放，主阀46从阀座52离开，成为出水状态(参照图5)。
另外，在本实施形态的开闭阀单元32中，如上所述，有意地使主阀46的移动速度减小，而这是为了抑制主阀46在关闭时发生水击的缘故。即，通过一次侧的水从设在主阀46上的小孔56向压力室48流入，而在压力室110内充满一次压力的水，使主阀46向阀座52的方向移动，而由于通常将小孔56作成非常小的直径，故能抑制水向压力室48的流入速度，由此，能抑制主阀46的移动速度(关闭速度)，能抑制主阀关闭时发生的水击。
接着，参照图4-图6对开闭阀单元(控制式开闭阀装置)32的结构更具体地进行说明。图4是表示本实施形态的开闭阀单元(控制式开闭阀装置)中的止水状态(关闭状态)的剖视图，图5是表示本实施形态的开闭阀单元(控制式开闭阀装置)中的出水状态(打开状态)的剖视图，图6是分解表示本实施形态的开闭阀单元(控制式开闭阀装置)的各零件的零件分解图。
首先，如图4所示，开闭阀单元32，具有图3中已说明的操作部36、推杆38、控制阀40、作为缓冲手段的螺旋弹簧42、具有控制阀口(压力释放孔)44的控制阀40、膜片式的主阀46、形成压力室48用的壳体50(50a、50b)、阀座52、密封构件54、小孔56。
接着，在上述的小孔(一次压力流入口)56中，插入清洁用的销58，对小孔56的一次压力流入口的通水面积进行节流。由此，如上所述，通过抑制一次压力向压力室的流入速度能减缓主阀46的关闭速度，能降低在关闭时发生的水击。
形成压力室48的壳体50，主要由围住配置了控制阀40的空间的第1壳体50a和围住主阀46的背面侧的空间的第2壳体50b构成。
又，在最外周侧，通过组装操作部36、第1壳体50a、第2壳体50b、阀座52的4个零件而配置组装开闭阀单元32用的组装螺母60。
开闭阀单元32，还具有控制阀切换保持机构62。该控制阀切换保持机构62，与上述的水龙头用按钮8和喷淋用按钮10连动，在每次按压这些按钮8、10时、即在每次按压操作部36时，重复进行控制阀40的出水状态位置与止水状态位置的切换，并具有将控制阀40保持在出水状态位置和止水状态位置的功能。
该控制阀切换保持机构62，一般也可以是顶销式圆珠笔的顶销机构等使用的机构，而在本实施形态中，如图4所示，是心状凸轮机构，该机构包括与操作部36连动地移动的销64；形成在第1壳体50a的外周面上、销64的下方侧一边进行弹性变形一边沿其移动的倒置心状的凸轮槽66；在止水状态(关闭状态)下保持销64的保持用突起68。
控制阀切换保持机构62，由于是心状凸轮机构，故在对压力室48进行密封的密封构件54上仅作用着推杆38的往复运动(上下运动)，由于未作用有上述顶销机构那样的推杆38的旋转运动，故减少向密封构件54施加的负荷、能获得高的可靠性。
又，符号69是施力用弹簧，利用该施力用弹簧69，在从止水状态向出水状态进行切换操作时，在按压按钮8、10时，操作部36利用控制阀切换保持机构62将止水状态位置中的保持进行解除，在使控制阀40从阀座52离开时，对操作部36向上方施力，就能容易地切换成出水状态。
以下，对推杆38与控制阀40的结合部进行说明。如图4和图5所示，在推杆38的顶端(下端)的压力室48的内部，如上所述，设有作为吸收推杆38的行程方向的移动距离(位移量)的缓冲手段的螺旋弹簧42。在推杆38的顶端(下端)形成有大直径部38a，并在控制阀40的顶端安装着衬垫40a。控制阀40具有中空部40b，在该中空部40b中内藏着螺旋弹簧42。在控制阀40的上侧，形成有可滑动地插入推杆38的插入孔40c。控制阀40，用可弹性变形的树脂材料作成，在组装时一边使控制阀40变形、一边将推杆38向插入孔40c插入，使推杆38的大直径部38a收容在中空部40b内。这里，螺旋弹簧42朝将推杆38与控制阀40拉离的方向作用。
由此，在从止水状态向出水状态进行切换的出水操作时，利用螺旋弹簧42的施力使推杆38的顶端的大直径部38a与控制阀40的上侧结合，由此，控制阀40与推杆38的动作连动而从形成于主阀46上的控制阀口44离开(参照图5)。
在从出水状态向止水状态进行切换的止水操作时，在控制阀40与形成于主阀46上的控制阀口44抵接时，推杆38的大直径部38a，从控制阀40的上侧离开而下降，推杆38的行程方向的移动距离(位移量)被螺旋弹簧42吸收(参照图4)。
由此，如上所述，在止水操作时、(1)控制阀40与控制阀口44抵接为止的期间与(2)控制阀40与控制阀口44抵接以后，两者在操作力上没有差异(不均)，操作感很好。
另外，在本实施形态的开闭阀单元32中，在推杆38上，如上所述，由于作用着因压力室48内的水压而受到的向上的力(作用在与推杆38的剖面积相当的面积上的水压)，故为了减小在操作部36上的操作力，推杆38的直径最好是尽量小。例如，也可以使推杆38形成比主阀46的控制阀口44小的直径(未图示)。由此，在高水压时，也能降低操作力(按压力)并能确保可靠的止水性。
另外，控制阀40，在止水时、即控制阀40在控制阀口44上就座时，控制阀40受到一次压力的作用，其结果，力朝控制阀40向控制阀口44就座的方向作用，止水功能变得可靠。
另外，推杆38用不锈钢形成。因此，即使在将推杆38作成小直径的场合，对于水中的使用也能获得足够的耐腐蚀性、提高可靠性。
下面，参照图7和图8，根据上述的本实施形态的控制式开闭阀装置(开闭阀单元)，与图20所示的以往例相比，作用在作为缓冲手段的螺旋弹簧上的负荷(弹簧负荷)减小，由此，能减小弹簧常数，其结果，能获得良好的操作感，能实现紧凑化，以下对其理由进行说明。
这里，以推杆38的直径为2mm、水压为0.75Mpa(供水压力的最大值)、克服密封构件54的滑动摩擦阻力的力为0.6N这样的相同的条件下，将本实施形态与以往例进行比较。
图7(a)是表示本实施形态的止水操作时(从出水状态向止水状态进行切换时)的操作部36的移动距离(位移量)(mm)与操作力F(N)的关系的线图，图7(b)是表示图20所示的以往例的止水操作时的操作部的移动距离(位移量)(mm)与操作力F(N)的关系的线图。图8(a)是表示本实施形态的止水操作时的操作部36的移动距离(位移量)(mm)与作用于螺旋弹簧上的弹簧负荷(N)的关系的线图，图8(b)是表示图20所示的以往例的止水操作时的操作部的移动距离(位移量)(mm)与作用于螺旋弹簧上的弹簧负荷(N)的关系的线图。这里，d0表示止水操作开始时的位置，d1表示控制阀40与控制阀口44抵接的位置，d2表示操作部36利用控制阀切换保持机构62可移动(位移)的最下端的位置。
首先，在本实施形态中，螺旋弹簧42，在组装时作用有极小负荷(例如0.1N)的状态下，被安装在控制阀40的中空部40b中。
接着，在从d0的位置至d1的位置之间、即控制阀40与控制阀口44抵接为止的期间，在推杆38上，作用着与因上述的水压而受到的力2.4N(＝推杆的剖面积×水压＝3.14mm2×0.75MPa)和克服密封构件54的滑动摩擦阻力的力0.6N的合力所平衡的操作力3N(＝2.4N+0.6N)。其结果，如图7(a)所示，在控制阀40与控制阀口44抵接为止的期间，操作力F成为3N。
另一方面，在控制阀40与控制阀口44抵接为止的期间(从d0的位置至d1的位置之间)，如图8(a)所示，在螺旋弹簧42上未作用有负荷、即弹簧负荷为0。
接着，在控制阀40与控制阀口44抵接以后，需要利用操作力使螺旋弹簧42挠缩，而在该螺旋弹簧42上，由于在控制阀40与控制阀口44抵接为止的期间几乎未作用有负荷，故为了使螺旋弹簧42挠缩而作用的弹簧负荷，以极小的负荷(接近于0)就可以。因此，在本实施形态中，操作部36在可移动(位移)的最下端的位置d2上，弹簧负荷设定成0.4N程度的值那样小的值的弹簧常数。
具体地进行说明，在控制阀40与控制阀口44抵接以后，即操作部的移动距离从d1变化至d2时的螺旋弹簧42的伸缩量(δ)为4mm。这里，在将组装时的弹簧负荷作成0的场合，螺旋弹簧42的弹簧常数成为0.1N/mm(＝0.4N/4mm)，在将组装时的弹簧负荷作成0.1N的场合，弹簧常数成为0.075N/mm(＝(0.4-0.1)N/4mm)。
另一方面，在以往例中，由于将螺旋弹簧配置在压力室外，故在螺旋弹簧上，最初，与因上述的水压而受到的力2.4N(＝推杆的剖面积×水压＝3.14mm2×0.75MPa)和克服密封构件54的滑动摩擦阻力的力0.6N的合力相平衡的操作力3N(＝2.4N+0.6N)作为弹簧负荷进行作用。其结果，在以往例的情况中，即使作用有3.0N的弹簧负荷，也需要使用螺旋弹簧只发生微小的挠缩那样的大的弹簧常数的螺旋弹簧。这与本实施形态中作用于螺旋弹簧上的弹簧负荷接近于0的情况相比，其成为大的值。
接着，在以往例的情况中，如图7(b)所示，与本实施形态同样，在从d0的位置至d1的位置之间、即在控制阀40与控制阀口44抵接为止的期间，在推杆38上，作用着与因上述的水压而受到的力2.4N(＝面积×水压＝3.14mm2×0.75MPa)和克服密封构件54的滑动摩擦阻力的力0.6N的合力相平衡的操作力3N(＝2.4N+0.6N)。
另一方面，在以往例的情况中，在控制阀40与控制阀口44抵接为止的期间(从d0的位置至d1的位置之间)，如图8(b)所示，在螺旋弹簧上，已经作用着与3N的操作力相当的弹簧负荷。
接着，在控制阀40与控制阀口44抵接以后，需要利用操作力使螺旋弹簧挠缩，而该螺旋弹簧，如上所述，由于必须是大的弹簧常数的弹簧，故为了使螺旋弹簧挠缩，就需要大的操作力。例如，使用以3N的弹簧负荷产生0.5mm的位移的6N/mm的弹簧常数的螺旋弹簧，在用于吸收操作部的移动距离(位移量)的螺旋弹簧的伸缩量(δ)为4mm的场合，就进一步需要24N的操作力。
这里，对在本实施形态的控制式开闭阀装置(开闭阀单元)中作为缓冲手段的螺旋弹簧的弹簧常数的最佳范围进行说明。
首先，上述那样的以往例的螺旋弹簧的弹簧常数，由于将缓冲手段(螺旋弹簧)配置在压力室的外部，故必须设定成6N/mm或更大的值，而在本实施形态中，以0.01-2N/mm的范围为宜，通过将螺旋弹簧的弹簧常数设定在该范围中，与以往技术相比，在止水操作时、(1)控制阀40与控制阀口44抵接为止的期间与(2)控制阀40与控制阀口44抵接以后，两者在操作力上没有差异(不均)，操作感很好。
接着，在将控制阀40与控制阀口44抵接为止的期间(从d0至d1之间)的操作力(3N)作为初期操作力的场合，在控制阀40与控制阀口44抵接以后所附加的操作力(弹簧负荷)，若为该初期操作力的值(3N)以下，与以往技术相比，在止水操作时、(1)控制阀40与控制阀口44抵接为止的期间与(2)控制阀40与控制阀口44抵接以后，两者在操作力上没有差异(不均)，操作感很好。
在该场合，只要将螺旋弹簧的弹簧常数设定成0.01-P1d2π/(4δ)N/mm就可以。这里，δ是螺旋弹簧的伸缩量(mm)，P1是水压(MPa)，d是推杆部的直径(mm)。
又，对于上述的情况更具体地进行说明，在推杆的直径为2mm、水压为0.75Mpa(供水压力的最大值)、螺旋弹簧42的伸缩量为4mm的场合，螺旋弹簧的弹簧常数成为0.01-0.75N/mm(＝3N/4mm)。
因此，在本实施形态中，也可以将螺旋弹簧的弹簧常数设定在0.01-0.75N/mm的范围，由此，在(1)控制阀40与控制阀口44抵接为止的期间与(2)控制阀40与控制阀口44抵接以后，两者在操作力上没有差异(不均)，操作感很好。
上述的本实施形态中的螺旋弹簧的弹簧常数的最小值，是根据为了使螺旋弹簧的弹簧常数减小的必要条件，即将螺旋弹簧的弹簧线材的直径减小、将螺旋弹簧的圈数减小、将螺旋弹簧的直径增大这3个条件，设定成0.01N/mm。
这样，若将两者比较可知，在本实施形态中，将螺旋弹簧42的弹簧常数与将螺旋弹簧配置在压力室外的以往的情况相比，能设定成较小。
其结果，从图7可知，如上所述，在止水操作时、(1)控制阀40与控制阀口44抵接为止的期间与(2)控制阀40与控制阀口44抵接以后，两者在操作力上没有差异(不均)，操作感很好。
另外，根据本实施形态，从图8可知，作用于弹簧上的弹簧负荷变小，能获得良好的操作感，与以往的情况相比，还能使装置相当紧凑化。
另外，在对喷淋用按钮10等强力按压而使控制阀40急速地与控制阀口44抵接而关闭阀的场合，在图19及图20所示的以往的装置中，向膜片即主阀46的膜部分施加的负荷瞬间地增大，存在膜片的寿命变短的问题，而采用本实施形态，将螺旋弹簧42的弹簧常数设定成小的值，由此，由于使弹簧负荷减小，能使主阀46的移动速度减慢，其结果，能防止发生瞬间地作用在主阀上的大的负荷，能延长膜片的寿命。
接着，参照图9对本实施形态的另一例子进行说明。在该例子中，在组装螺母60的与操作部36的外周面接触的上端部形成有延长部60a。通过设置该延长部60a，从操作部36的外周面与组装螺母60的延长部60a之间就难以进入水，提高防水性能。其结果，能有效地防止进入垃圾、或因附着水锈而发生动作不良、或在动作时发生杂音。还进一步提高卫生性。
接着，参照图10对本实施形态的又一例子进行说明。在该例子中，设置对操作部36的上面和外周面进行覆盖的操作部罩70。该操作部罩70，利用组装螺母60和开闭阀单元安装用螺母34(无延长部34a)固定在操作部36的外周面上。
通过设置该操作部罩70，水就难以进入开闭阀单元内，提高防水功能。其结果，能有效地防止进入垃圾、或因附着水锈而发生动作不良、或在动作时发生杂音。还进一步提高卫生性。
接着，参照图11-图18对冷热水混合水龙头的水龙头用按钮及喷淋用按钮的结构具体地进行说明。
图11是表示图2所示的作为冷热水混合水龙头1的零件的板状的绝热罩4、水龙头用按钮8和喷淋用按钮10的组装体的立体图。又，图12是从表侧看到的按压了该组装体的喷淋用按钮10的情况下的立体图，图13是从背侧看到的图12所示的组装体的立体图。图14是从表侧看到的喷淋用按钮10的立体图，图15是从背侧看到的图14的喷淋用按钮10的立体图。这里，由于水龙头用按钮8与喷淋用按钮10为相同的结构，故这里仅将喷淋用按钮10为例进行说明。
如图11-图15所示，喷淋用按钮10，由按钮操作部80、安装在作为水龙头本体的一部分的绝热罩4上用的臂部82、作成对绝热罩4进行施力的状态的作为施力手段的板簧部84构成。这些按钮操作部80、臂部82和板簧部84一体地形成，材质是聚丙烯。
在喷淋用按钮10的臂部82的顶端的两侧上，分别形成有安装用的突起82a，这些突起82a被嵌入、组装于设置在绝热罩4上的安装用凸缘4a的凹部中。在组装后的状态下，喷淋用按钮10，就能以绝热罩4的凸缘4a的凹部为中心进行摆动。
喷淋用按钮10的板簧部84，由基端侧与臂部82结合的一对可弹性变形的变形部84a和设置在该变形部84a的顶端的抵接部84b构成。又，该板簧部84的与臂部82的结合位置84c，被设定在与作为摆动中心的臂部82的突起82a尽可能离开的位置(换句话说，是与按钮操作部80接近的位置)。由此，在板簧部84被按压至绝热罩4的背面侧时，作用着大的力，变形部84a就容易进行弹性变形。
接着，对该喷淋用按钮10的操作方法进行说明。如图2所示，开闭阀单元30、32(图2中仅表示开闭阀单元32)，分别与冷热水混合水龙头1的水龙头用按钮8和喷淋用按钮10的下面侧接触地设置着。
又，如图4所示，开闭阀单元32，在止水状态(关闭状态)中，与喷淋用按钮10的下面侧接触的操作部36的顶部36a的位置，利用控制阀切换保持机构62，成为高度水准L0。该高度水准L0，如图2所示，成为与喷淋用按钮10的上面和绝热罩4的上面(表面)相同的高度水准的位置。另外，高度水准L0的状态，是图16(a)中所示的位置。
接着，如图5所示，开闭阀单元32，在出水状态(打开状态)中，与喷淋用按钮10的下面侧接触的操作部36的顶部36a的位置，利用控制阀切换保持机构62成为高度水准L1。该高度水准L1的位置，比图2所示的高度水准L0仅高h1的位置。高度水准L1的状态，是图16(c)所示的位置。
图16是表示使用者操作喷淋用按钮10时的各高度水准的侧视图。图16(a)表示止水状态(关闭状态)，这时，喷淋用按钮10的上面与绝热罩4的上面(表面)成为相同的高度水准。
在该状态下，板簧部84的抵接部84b，成为与绝热罩4的背面非接触或稍微接触的状态。由此，在止水状态中，在板簧部84上就不发生施力，能防止发生永久变形。
图16(b)是表示在从止水状态切换成出水状态时、使用者按压时的状态，是过渡的状态。图16(c)表示使用者从图16(b)的状态结束出水操作时的状态。该场合，喷淋用按钮10的上面，成为仅比绝热罩4高h1的位置。这时，如图17所示，喷淋用按钮10，由于被按压至绝热罩4的背面侧，板簧部84的变形部84a进行弹性变形，由此，对喷淋用按钮10产生相对于开闭阀单元向下方的按压力。
其结果，使用者在进行从止水状态向出水状态用的出水操作时，喷淋用按钮10由于被板簧部84向下方按压，故能防止按钮自身发生振动。
接着，参照图18对冷热水混合水龙头的水龙头用按钮和喷淋用按钮的结构的另一例进行说明。
如图18所示，在该喷淋用按钮10上，与上述例子同样，由按钮操作部80、安装在绝热罩4上用的臂部82、作成对绝热罩4进行施力状态用的板簧部86构成。该例的板簧部86，形成为与臂部82平行地延伸的状态，基端86a与操作部80的背面结合，顶端86b被按压至绝热罩4的背面。又，基端86a与顶端86b之间，成为能弹性变形的变形部86c，通过该变形部86c进行弹性变形，在出水操作时，在喷淋用按钮10的上面位于比绝热罩4的上面(表面)高的位置时，成为对喷淋用按钮10向下方按压的状态。
其结果，在本例中，在使用者进行从止水状态向出水状态用的出水操作时，喷淋用按钮10，由于被板簧部86向下方按压，故能防止按钮自身发生振动。
如上所述，采用本发明的开闭阀装置，成为无操作力不均的良好的操作感，并能进一步紧凑化。
权利要求
1.一种开闭阀装置，使用于将热水与冷水混合成适当温度并将该混合水进行止水和出水的冷热水混合水龙头，其特征在于，具有根据使用者的按压操作进行动作的操作部；其基端与该操作部结合的推杆部；设置在该推杆部的顶端上的控制阀；夹在所述推杆部的顶端与控制阀之间的缓冲手段；具有控制阀口且所述控制阀与该控制阀口抵接和离开的膜片式的主阀；形成在该主阀的背面侧且将所述推杆部、控制阀和缓冲手段进行收容的压力室；该主阀的表面进行就座和离座用的阀座。
2.如权利要求1所述的开闭阀装置，其特征在于，所述缓冲手段是具有0.01-2N/mm的弹簧常数的螺旋弹簧。
3.如权利要求1所述的开闭阀装置，其特征在于，所述缓冲手段是具有0.01-0.75N/mm的弹簧常数的螺旋弹簧。
4.如权利要求1所述的开闭阀装置，其特征在于，所述缓冲手段是螺旋弹簧，在将螺旋弹簧的伸缩量设为δmm、将水压设为P1Mpa、将所述推杆部的直径设为dmm时，螺旋弹簧的弹簧常数为0.01~P1d2π/(4δ)N/mm。
5.如权利要求1-4中任一项所述的开闭阀装置，其特征在于，所述推杆部形成为比所述主阀的控制阀口小的直径。
6.如权利要求1-5中任一项所述的开闭阀装置，其特征在于，所述推杆部利用不锈钢来形成。
7.如权利要求1-6中任一项所述的开闭阀装置，其特征在于，还具有与所述操作部连动、将所述控制阀切换成止水状态和出水状态且保持在止水状态和出水状态的控制阀切换保持机构，该控制阀切换保持机构具有心状凸轮结构。
8.如权利要求1-7中任一项所述的开闭阀装置，其特征在于，所述冷热水混合水龙头具有水龙头本体、水龙头出水用的水龙头用按钮和喷淋出水用的喷淋用按钮，这些水龙头用按钮和喷淋用按钮，分别具有施力手段，水龙头用按钮和喷淋用按钮在出水状态下，在位于水龙头本体的表面的上方时，被所述施力手段向下方按压。
9.一种开闭阀装置，其特征在于，具有根据使用者的按压操作进行动作的操作部；其基端与该操作部结合的推杆部；设置在该推杆部的顶端上的控制阀；夹在所述推杆部的顶端与控制阀之间的缓冲手段；具有控制阀口且所述控制阀与该控制阀口抵接和离开的膜片式的主阀；形成在该主阀的背面侧且将所述推杆部、控制阀和缓冲手段进行收容的压力室；该主阀的表面进行就座和离座用的阀座。
全文摘要
本发明是使用于冷热水混合水龙头的开闭阀装置(32)，具有根据使用者的按压操作进行动作的操作部(36)；其基端与该操作部结合的推杆部(38)；设置在该推杆部的顶端上的控制阀(40)；夹在推杆部的顶端与控制阀之间的螺旋弹簧(42)；具有控制阀口且控制阀与该控制阀口抵接和离开的膜片式的主阀(46)；形成在该主阀的背面侧且将推杆部、控制阀和螺旋弹簧进行收容的压力室(48)；该主阀的表面进行就座和离座用的阀座(52)。
文档编号E03C1/04GK1678858SQ0382012
公开日2005年10月5日 申请日期2003年9月1日 优先权日2002年8月30日
发明者松井英之, 德永修 申请人:东陶机器株式会社