JP2007321937A - 給水弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流入口１１１と流出口１１２とを有するバルブハウジング１１に、流入口側の第１電磁弁１２_１と流出口側の第２電磁弁１２_２とが配置され、第１と第２の両電磁弁がバルブハウジング内の連通路１１３を介して直列に接続されている給水弁装置において、給水停止後に連通路に残留する水の凍結でバルブハウジングが破損することを防止できるようにする。
【解決手段】第２電磁弁１２_２の弁座１２１を連通路１１３の鉛直方向最上位の部分より鉛直方向下方に位置させる。好ましくは、連通路１１３の第２電磁弁１２_２の弁座１２１より鉛直方向上方に位置する部分の容積が連通路１１３の総容積の１０％以上になるようにする。そして、給水停止時に第１電磁弁１２_１の閉弁後に第２電磁弁１２_２を閉弁させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、食器洗浄機といった水を使用する機器の給水路に設けられる給水弁装置に関する。

食器洗浄機は、洗浄槽に給水路を介して水を供給するように構成されており、この給水路に電磁弁から成る給水弁を介設している。ここで、給水弁が故障や異物の噛み込み等で止水不良を生ずると、洗浄槽への給水が継続して、洗浄槽から水が溢れ出る漏水事故を生ずることがある。

そのため、従来、給水路に設けられる給水弁装置として、直列に接続された２個の電磁弁を備えるものが知られている(例えば、特許文献１参照)。この場合、２個の電磁弁を給水路に個別に介設したのでは配管作業が面倒になる。そこで、給水路の上流側部分に連なる流入口と給水路の下流側部分に連なる流出口とを有するバルブハウジングに、流入口側の第１電磁弁と流出口側の第２電磁弁とを配置し、第１と第２の両電磁弁をバルブハウジング内の連通路を介して直列に接続することが望まれる。

このように２個の電磁弁で給水弁装置を構成すれば、第１と第２の両電磁弁の一方の電磁弁の止水不良を生じても他方の電磁弁により給水を停止でき、漏水事故が発生する可能性を可及的に低減できる。然し、このものでは、給水停止時に両電磁弁間の連通路に水が残留することになる。そして、残留水の凍結によりバルブハウジングが破損する可能性がある。
特開２０００−１３９８０８号公報

本発明は、以上の点に鑑み、残留水の凍結によるバルブハウジングの破損を防止できるようにした給水弁装置を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、水を使用する機器の給水路に設けられる給水弁装置であって、給水路の上流側部分に連なる流入口と給水路の下流側部分に連なる流出口とを有するバルブハウジングに、流入口側の第１電磁弁と流出口側の第２電磁弁とが配置され、第１と第２の両電磁弁がバルブハウジング内の連通路を介して直列に接続されているものにおいて、第２電磁弁の弁座が連通路の鉛直方向最上位の部分より鉛直方向下方に位置し、給水停止時に第１電磁弁の閉弁後に第２電磁弁が閉弁されることを特徴とする。

本発明によれば、給水停止時に先ず第１電磁弁が閉弁される。そして、給水路の下流側部分からの排水に伴い当該部分から流入する空気が開弁状態に維持される第２電磁弁を介して連通路に侵入し、第２電磁弁の弁座より鉛直方向上方に位置する連通路の部分が空気で置換され、この状態で第２電磁弁が閉弁される。従って、給水停止時に、第２電磁弁の弁座より鉛直方向上方に位置する連通路の部分が空洞となり、連通路の残留水が凍結しても、凍結による水の体積膨張を連通路内の空洞により吸収でき、バルブハウジングの破損を防止できる。

ここで、凍結による水の体積膨張率は約１０％であるから、連通路の第２電磁弁の弁座より鉛直方向上方に位置する部分の容積が連通路の総容積の１０％以上であれば、残留水の凍結による体積膨張を連通路内の空洞で完全に吸収でき、バルブハウジングの破損を確実に防止できる。

また、本発明においては、第１電磁弁がパイロット式電磁弁で構成され、第２電磁弁が直動式電磁弁で構成されていることが望ましい。ここで、パイロット式電磁弁は、弁座に開設した主弁孔を開閉するダイヤフラムから成る主弁と、主弁の背面側に画成され、弁座の周囲に形成した流入室にオリフィス孔を介して連通する背圧室と、背圧室と主弁孔とを連通するパイロット弁孔を開閉するパイロット弁と、パイロット弁を開閉駆動するソレノイドとを備える電磁弁である。パイロット式電磁弁は、小型のパイロット弁の開弁で主弁を開弁させて大流量の水を流すことができる。そのため、ソレノイドを小型化して消費電力を少なくできる利点がある。反面、給水圧が低い場合には、パイロット弁を閉弁させても、主弁の閉じ側への押圧力が不足して、異物の噛み込みによる止水不良を生じやすくなる。また、オリフィス孔が目詰まりしやすく、この目詰まりにより背圧室に水が流入しにくくなって、止水不良を生ずることもある。

一方、直動式電磁弁は、弁座に開設した弁孔を開閉する弁体と、弁体を開閉駆動するソレノイドとを備える電磁弁であり、給水圧が低い場合でも止水不良を生じず、また、目詰まりによる止水不良も生じない。従って、パイロット式電磁弁から成る第１電磁弁での止水不良を生じても、直動式電磁弁から成る第２電磁弁で止水でき、漏水事故防止の確実性が向上する。

但し、直動式電磁弁で所要の流量の水を流すには、弁孔の孔径を大きくする必要があって、弁体も大径になるため、弁体に作用する給水圧による閉じ側への押圧力が大きくなり、給水圧が高い場合に開弁不良を生じやすくなる。開弁不良を防止するには、ソレノイドを大型化する必要があり、消費電力が増大する。ここで、給水開始時に、第１電磁弁に先行して第２電磁弁を開弁させるようにすれば、直動式電磁弁から成る第２電磁弁の開弁時に上流側の第１電磁弁が閉弁しているため、第２電磁弁は給水圧を受けない状態で開弁されることになる。従って、第２電磁弁のソレノイドを小型化して、消費電力を低減できる。

図１は、本発明の実施形態の給水弁装置を具備する食器洗浄機を示している。この食器洗浄機は、外装ケース１と、外装ケース１内の洗浄槽２とを備えており、この洗浄槽２内に給水路３を介して水が供給される。洗浄槽２には、食器類Ｗを載置する食器カゴ２ａと、食器カゴ２ａに向けて洗浄水を噴射する洗浄ノズル４と、ヒータ５とが設けられており、また、洗浄槽１の下側には、洗浄槽２の底部に残菜フィルタ６を介して接続される洗浄・排水ポンプ７が設けられている。そして、洗浄・排水ポンプ７を正転させることにより洗浄水を洗浄ノズル４を介して洗浄槽２内に循環させ、洗浄・排水ポンプ７を逆転させることにより洗浄槽２内の洗浄水を排水路８を介して排水するようにしている。排水路８には、逆流防止のための逆Ｕ字状の立上り部８ａと、エア抜き部８ｂと、排水トラップ部８ｃと、逆止弁８ｄとが設けられている。また、外装ケース１内には、洗浄槽２内に乾燥用の空気を送風する乾燥ファン９が設けられている。

食器洗浄機の運転スイッチをオンすると、先ず、洗浄槽２に所定量の水が給水され、この水に図外の洗剤供給手段から洗剤が混入されて洗浄水が生成される。そして、給水停止後、ヒータ５に通電すると共に洗浄・排水ポンプ７を正転させて、洗浄水を加熱しつつ洗浄ノズル４から噴射させ、所定時間の洗浄運転を行う。洗浄運転完了後は、洗浄・排水ポンプ７を逆転させて洗浄槽２内の洗浄水を排水し、次に、洗浄槽２に所定量の水を給水した後、洗浄・排水ポンプ７を正転させて洗浄ノズル４から水を噴射させ、所定時間のすすぎ運転を行う。すすぎ運転完了後は、洗浄・排水ポンプ７を逆転させて洗浄槽２内の水を排水し、次に、ヒータ５に通電すると共に乾燥ファン９を駆動させて、所定時間の乾燥運転を行う。

ここで、給水路３には、洗浄運転前及びすすぎ運転前の洗浄槽２への給水を制御する給水弁装置１０が設けられている。以下、図２を参照して、給水弁装置１０について詳述する。尚、図２の上下は鉛直方向の上下に一致している。

給水弁装置１０は、給水路３の上流側部分３ａに連なる流入口１１１と、給水路３の下流側部分３ｂに連なる流出口１１２とを有するバルブハウジング１１を備えている。そして、バルブハウジング１１に、流入口１１１側の第１電磁弁１２_１と流出口１１２側の第２電磁弁１２_２とが配置され、第１と第２の両電磁弁１２_１，１２_２がバルブハウジング１１内の連通路１１３を介して直列に接続されている。尚、流入口１１１と流出口１１２は何れも下向きに開口している。

各電磁弁１２_１，１２_２は、バルブハウジング１１に一体成形した弁座１２１と、弁座１２１に対向し、弁座１２１に開設した主弁孔１２２ａを開閉するダイヤフラムから成る主弁１２２と、弁座１２１の周囲に主弁１２２に対向するように形成した流入室１２３と、ダイヤフラム外周の押えを兼ねるカバー１２４によって主弁１２２の背面側に画成され、流入室１２３に主弁１２２に形成したオリフィス孔１２３ａを介して連通する背圧室１２５と、背圧室１２５と主弁孔１２２ａとを連通するパイロット弁孔１２６ａを開閉するパイロット弁１２６と、パイロット弁１２６を開閉駆動するソレノイド１２７とから成るパイロット式電磁弁で構成されている。ソレノイド１２７は、電磁コイル１２７ａと、電磁コイル１２７ａに内挿されるカバー１２４に一体の筒状ガイド１２７ｂに収納した可動鉄心１２７ｃと、可動鉄心１２７ｃを軸方向先方に付勢するばね１２７ｄとを備えており、可動鉄心１２７ｃの先端にパイロット弁１２６を取付けている。そして、常時はパイロット弁１２６がパイロット弁孔１２６ａを閉塞する閉弁位置にばね１２７ｄにより付勢保持され、電磁コイル１２７ａに通電したとき、可動鉄心１２７ｃが軸方向尾方に磁気吸引され、パイロット弁１２６がパイロット弁孔１２６ａを開く開弁位置に変位するようにしている。

パイロット弁１２６が閉弁されていると、流入室１２３からオリフィス孔１２３ａを介して背圧室１２５に流入する水が背圧室１２５に封じ込められ、背圧室１２５の水圧で主弁１２２は閉弁状態に維持される。そして、パイロット弁１２６が開弁されると、背圧室１２５内の水がパイロット弁孔１２６ａを介して主弁孔１２２ａに流出して背圧室１２５の水圧が低下し、主弁１２２の背面に作用する背圧室１２５の水圧による押圧力が主弁１２２の前面に作用する流入室１２３の水圧による押圧力を下回って主弁１２２が開弁され、流入室１２３から主弁孔１２２ａに水が流れる。

ここで、第１電磁弁１２_１の流入室１２３と主弁孔１２２ａは夫々流入口１１１と連通路１１３に連なり、第２電磁弁１２_２の流入室１２３と主弁孔１２２ａは夫々連通路１１３と流出口１１２に連なる。また、第１電磁弁１２_１は、主弁１２２及びパイロット弁１２６の軸方向が水平になる横向き姿勢で配置され、第２電磁弁１２_２は、主弁１２２及びパイロット弁１２６の軸方向が鉛直になる起立姿勢で配置されている。また、第１と第２の両電磁弁１２_１，１２_２は食器洗浄機に設けたコントローラ１３により開閉制御される。

洗浄槽２への給水を停止する際は、第１と第２の各電磁弁１２_１，１２_２を閉弁する。即ち、各電磁弁１２_１，１２_２の電磁コイル１２７ａへの通電を停止してパイロット弁１２６を閉弁し、該各電磁弁１２_１，１２_２の主弁１２２を閉弁させる。これによれば、両電磁弁１２_１，１２_２の一方で止水不良を生じても、他方の電磁弁により止水でき、給水が継続して漏水事故が発生する可能性を可及的に低減できる。但し、給水停止時に、両電磁弁１２_１，１２_２間の連通路１１３に水が残留し、この残留水の凍結による体積膨張でバルブハウジング１１が破損する可能性がある。特に、食器洗浄機の設置時の試運転で洗浄槽２に給水した後、給水路３の上流側部分３ａからの排水を行っても、連通路１１３には水が残留するため、寒冷期においては使用開始までの間にバルブハウジング１１が破損してしまう可能性が高くなる。

そこで、本実施形態では、第２電磁弁１２_２の弁座１２１を連通路１１３の鉛直方向最上位の部分より鉛直方向下方に位置させている。そして、連通路１１３の第２電磁弁１２_２の弁座１２１より鉛直方向上方に位置する部分(図２の１点鎖線より上方の部分)の容積が連通路１１３の総容積の１０％以上になるようにしている。また、給水停止時には、図３に示す如く、先ず、Ｓ１のステップで第１電磁弁１２_１の電磁コイル１２７ａへの通電を停止して第１電磁弁１２_１を閉弁し、次に、Ｓ２のステップで第１電磁弁１２_１の閉弁から所定時間(例えば、数秒)経過したか否かを判別する。そして、所定時間経過したときに、Ｓ３のステップで第２電磁弁１２_２の電磁コイル１２７ａへの通電を停止して第２電磁弁１２_２を閉弁している。

これによれば、第１電磁弁１２_１の閉弁後に、給水路３の下流側部分３ｂからの排水に伴い当該部分３ｂから流入する空気が開弁状態に維持される第２電磁弁１２_２を介して連通路１１３に侵入し、第２電磁弁１２_２の弁座１２１より鉛直方向上方に位置する連通路１１３の部分が空気で置換され、この状態で第２電磁弁１２_２が閉弁される。従って、給水停止後は、第２電磁弁１２_２の弁座１２１より鉛直方向上方に位置する連通路１１３の部分が空洞となる。そして、空洞の容積は連通路１１３の総容積の１０％以上になるため、連通路１１３の残留水が凍結しても、凍結による水の体積膨張を連通路１１３内の空洞により完全吸収でき、バルブハウジング１１の破損を確実に防止できる。

尚、給水開始時には、第１と第２の両電磁弁１２_１，１２_２を同時に開弁させても、時間差を持たせて開弁させても良い。

ところで、オリフィス孔１２３ａが乾燥すると、スケールによりオリフィス孔１２３ａの目詰まりを生ずる可能性がある。そこで、第２電磁弁１２_２のオリフィス孔１２３ａの下端の位置を該弁１２_２の弁座１２１より低くして、弁座１２１の周囲の流入室１２３に残留する水にオリフィス孔１２３ａの下端が浸るようにし、オリフィス孔１２３ａが乾燥することを防止している。

次に、図４に示す第２実施形態について説明する。第２実施形態の上記第１実施形態との相違点は、第２電磁弁１２_２を直動式電磁弁で構成したことである。即ち、第２電磁弁１２_２は、連通路１１３の下流端部の底面に形成した弁座１２０１と、弁座１２０１の直上部に位置し、弁座１２０１に開設した弁孔１２０２を開閉する弁体１２０３と、弁体１２０３を開閉駆動するソレノイド１２０４とで構成されている。ソレノイド１２０４は、電磁コイル１２０４ａと、電磁コイル１２０４ａに内挿されるバルブハウジング１１に一体の筒状ガイド１２０４ｂに収納した可動鉄心１２０４ｃと、可動鉄心１２０４ｃを下方に付勢するばね１２０４ｄとを備えており、可動鉄心１２０４ｃの下端に弁体１２０３が取り付けられている。そして、常時は弁体１２０３が弁孔１２０２を閉塞する閉弁位置にばね１２０４ｄにより付勢保持され、電磁コイル１２０４ａに通電したとき、可動鉄心１２０４ｃが上方に磁気吸引され、弁体１２０３が弁孔１２０２を開放する開弁位置に変位して、連通路１１３から弁孔１２０２を介して流出口１１２に水が流れる。

第２実施形態においても、第２電磁弁１２_２の弁座１２０１より鉛直方向上方に位置する連通路１１３の部分の容積は連通路１１３の総容積の１０％以上になっている。そして、給水停止時に、先ず、第１電磁弁１２_１を閉弁し、その後で第２電磁弁１２_２を閉弁している。これにより、第１実施形態と同様に、第２電磁弁１２_２の弁座１２０１より鉛直方向上方に位置する連通路１１３の部分が空気で置換されて空洞になり、連通路１１３の残留水の凍結によるバルブハウジング１１の破損が防止される。

ところで、パイロット式電磁弁から成る第１電磁弁１２_１の電磁コイル１２７ａへの通電を停止すると、パイロット弁１２６が閉弁し、背圧室１２５の水圧が上昇して、主弁１２２の背面と前面とに作用する押圧力の差で主弁１２２が閉弁するが、給水圧が低いと、主弁１２２の背面と前面とに作用する押圧力の差が小さくなり、異物の噛み込み等により止水不良を生ずることがある。また、オリフィス孔１２３ａの目詰まりで背圧室１２５の水圧上昇が妨げられて、止水不良を生ずることもある。一方、直動式電磁弁は、低水圧でも確実に閉弁し、また、パイロット式電磁弁のようなオリフィス孔の目詰まりによる止水不良も生じない。従って、第２実施形態のように第２電磁弁１２_２を直動式電磁弁で構成すれば、第１電磁弁１２_１の止水不良を生じても、第２電磁弁１２_２で確実に止水でき、漏水事故の発生をより確実に防止できる。

但し、直動式電磁弁から成る第２電磁弁１２_２は、可動鉄心１２０４ｃの尾端面に筒状ガイド１２０４ｂ内を介して作用する連通路１１３の水圧により閉じ側に押圧され、連通路１１３の水圧が高い状態では開弁不良を生ずる。ソレノイド１２０４の励磁力を大きくすれば開弁不良を防止できるが、これでは、ソレノイド１２０４が大型化して消費電力が増加してしまう。ここで、給水開始時に、第１電磁弁１２_１に先行して第２電磁弁１２_２を開弁させるようにすれば、連通路１１３に水圧がかかっていない状態で第２電磁弁１２_２が開弁されることになる。従って、ソレノイド１２０４の励磁力を大きくしなくても第２電磁弁１２_２の開弁不良は生じず、ソレノイド１２０４を小型化して消費電力の低減を図ることができる。

以上、食器洗浄機の給水路３に設ける給水弁装置１０に本発明を適用した実施形態について説明したが、食器洗浄機に限らず水を使用する機器の給水路に設ける給水弁装置として本発明は広く適用できる。

本発明の実施形態の給水弁装置を具備する食器洗浄機の構造を示す説明図。 第１実施形態の給水弁装置の断面図。 給水停止時における給水弁装置の制御内容を示すフロー図。 第２実施形態の給水弁装置の断面図。

符号の説明

３…給水路、３ａ…給水路の上流側部分、３ｂ…給水路の下流側部分、１０…給水弁装置、１１…バルブハウジング、１１１…流入口、１１２…流出口、１１３…連通路、１２_１…第１電磁弁、１２_２…第２電磁弁、１２１，１２０１…第２電磁弁の弁座。

Claims (3)

1. 水を使用する機器の給水路に設けられる給水弁装置であって、給水路の上流側部分に連なる流入口と給水路の下流側部分に連なる流出口とを有するバルブハウジングに、流入口側の第１電磁弁と流出口側の第２電磁弁とが配置され、第１と第２の両電磁弁がバルブハウジング内の連通路を介して直列に接続されているものにおいて、
   第２電磁弁の弁座が連通路の鉛直方向最上位の部分より鉛直方向下方に位置し、
   給水停止時に第１電磁弁の閉弁後に第２電磁弁が閉弁されることを特徴とする給水弁装置。
2. 前記連通路の前記第２電磁弁の弁座より鉛直方向上方に位置する部分の容積が連通路の総容積の１０％以上であることを特徴とする請求項１記載の給水弁装置。
3. 請求項１又は２記載の給水弁装置であって、前記第１電磁弁は、弁座に開設した主弁孔を開閉するダイヤフラムから成る主弁と、主弁の背面側に画成され、弁座の周囲に形成した流入室にオリフィス孔を介して連通する背圧室と、背圧室と主弁孔とを連通するパイロット弁孔を開閉するパイロット弁と、パイロット弁を開閉駆動するソレノイドとを備えるパイロット式電磁弁で構成され、前記第２電磁弁は、弁座に開設した弁孔を開閉する弁体と、弁体を開閉駆動するソレノイドとを備える直動式電磁弁で構成され、給水開始時に、第１電磁弁に先行して第２電磁弁を開弁させることを特徴とする給水弁装置。

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