JP2008008319A - 給水弁装置 - Google Patents

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【課題】直列に接続された上流側の第1電磁弁12と下流側の第2電磁弁13とを備える給水弁装置であって、第1電磁弁をパイロット式電磁弁で構成し、第2電磁弁を直動式電磁弁で構成するものにおいて、給水開始時に第2電磁弁を水圧を受けない状態で開弁させられるようにし、第2電磁弁のソレノイドを小型化して消費電力を低減する。
【解決手段】第2電磁弁13に並列に直動式の小型電磁弁から成る第3電磁弁14を設ける。そして、給水開始時に、先ず、第3電磁弁14を開弁させて、第1電磁弁12と第2電磁弁13との間の連通路113の圧抜きを行ってから第2電磁弁13を開弁させ、最後に第1電磁弁12を開弁させる。また、給水中は第3電磁弁14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、直列に接続された上流側の第1電磁弁と下流側の第2電磁弁とを備えものが知られている(例えば、特許文献1参照)。これによれば、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。
ここで、両電磁弁が同時に止水不良を生じないようにするには、第1電磁弁と第2電磁弁とを互いに異なる型式のものにすること、例えば、第1と第2の両電磁弁の一方をパイロット式電磁弁で構成し、他方の電磁弁を直動式電磁弁で構成することが望まれる。
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。パイロット弁を閉弁させると、流入室からオリフィス孔を介して背圧室に流入する水が背圧室に封じ込められ、主弁の背面に作用する背圧室の水圧による押圧力が主弁の前面に作用する流入室の水圧による押圧力を上回って主弁が閉弁され、パイロット弁を開弁させると、背圧室内の水がパイロット弁孔を介して流出し、主弁の背面に作用する押圧力が主弁の前面に作用する押圧力を下回って主弁が開弁され、流入室から主弁孔に水が流れる。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。
また、直動式電磁弁は、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ない。然し、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、上流側の第1電磁弁をパイロット式電磁弁、下流側の第2電磁弁を直動式電磁弁で構成すると共に、第2電磁弁を給水圧を受けない状態で開弁できるように、給水開始時に第1と第2の両電磁弁を第2電磁弁、第1電磁弁の順で時間差を存して開弁することが考えられる。然し、両電磁弁が閉弁されている給水停止中に、給水路の上流端を接続する家屋の水道配管でウォータハンマーが発生すると、第1電磁弁たるパイロット式電磁弁の主弁がウォータハンマーによる水圧変化で一時的に開弁して、第1電磁弁と第2電磁弁との間の連通路に水が流入し、連通路の水圧が上昇する。そのため、第2電磁弁のソレノイドが小型であると、連通路の水圧の影響で第2電磁弁の開弁不良を生ずる可能性がある。従って、第2電磁弁のソレノイドを小型化して消費電力の低減を図ることはできない。
特開2000−139808号公報
本発明は、以上の点に鑑み、上流側の第1電磁弁をパイロット式電磁弁、下流側の第2電磁弁を直動式電磁弁で構成する給水弁装置において、第2電磁弁を水圧を受けない状態で開弁させられるようにして、第2電磁弁のソレノイドの小型化による消費電力の低減を図れるように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、直列に接続された上流側の第1電磁弁と下流側の第2電磁弁とを備え、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、第2電磁弁は、第1電磁弁の下流側に位置する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るものにおいて、第2電磁弁に並列の第3電磁弁を備え、第3電磁弁は、第2電磁弁の弁孔より小径の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乃至第3電磁弁を第3電磁弁、第2電磁弁、第1電磁弁の順で時間差を存して開弁させることを特徴とする。
本発明によれば、給水停止中に第1と第2の両電磁弁間の連通路の水圧が上昇しても、給水開始時に先ず第3電磁弁が開弁されるため、連通路が第3電磁弁を介して圧抜きされ、第2電磁弁は水圧を受けずに開弁されることになる。従って、直動式電磁弁から成る第2電磁弁のソレノイドを小型化して、消費電力を大幅に低減できる。
尚、第3電磁弁は水圧を受けた状態で開弁されることになる。ここで、給水時の流量は第2電磁弁の弁孔を大きくすることで確保できるため、第2電磁弁に並列の第3電磁弁の弁孔は圧抜き可能な範囲で可及的に小さく形成でき、第3電磁弁の弁体も小径になる。従って、第3電磁弁のソレノイドが小型であっても、第3電磁弁の開弁不良は生じない。その結果、第3電磁弁の付加による消費電力の増加量は僅かになり、第2電磁弁のソレノイドの小型化による消費電力の大幅な低減で、トータルの消費電力も低減される。
また、第3電磁弁は第2電磁弁の開弁前に連通路を圧抜きするための弁であるから、第2電磁弁の開弁後は第3電磁弁を閉弁させても良い。これによれば、給水中は第3電磁弁のソレノイドに通電せずに済むため、消費電力を一層低減できる。
ところで、給水路に第1乃至第3電磁弁を個別に配管接続することも可能であるが、これでは電磁弁の接続作業が面倒になる。そのため、第1乃至第3電磁弁を共通のバルブハウジングに配置することが望ましい。この場合、給水停止時に第1と第2の両電磁弁間の連通路に残留する水が凍結すると、バルブハウジングの破損を生ずる虞がある。ここで、第3電磁弁の弁孔を第2電磁弁の弁孔より鉛直方向下方に設け、給水停止時に、第1電磁弁と第2電磁弁との閉弁後所定時間経過するまで第3電磁弁を開弁させるようにすれば、連通路に残留する水が第3電磁弁の閉弁前に該弁を介して排水される。これにより、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。
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、上流側たる流入口111側の第1電磁弁12と下流側たる流出口112側の第2電磁弁13とが配置され、第1と第2の両電磁弁12,13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。
第1電磁弁12は、バルブハウジング11に一体成形した弁座121と、弁座121に開設した、連通路113に連なる主弁孔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、流入口111に連なる流入室123と、ダイヤフラム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を開放する開弁位置に変位するようにしている。
パイロット弁126を閉弁させると、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、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上回り、主弁122が閉弁される。また、パイロット弁126を開弁させると、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の背面に作用する押圧力が主弁122の前面に作用す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を介して連通路113に水が流れる。
尚、本実施形態では、オリフィス孔123aとパイロット弁孔126aとを主弁122に形成しているが、バルブハウジング11にオリフィス孔123aとパイロット弁孔126aとを形成することも可能である。
第2電磁弁13は、連通路113の下流端部の底面に形成した弁座131と、弁座131に開設した、流出口112に連なる弁孔132を開閉する弁体133と、弁体133を開閉駆動するソレノイド134とを備える直動式電磁弁で構成されている。ソレノイド134は、電磁コイル134aと、電磁コイル134aに内挿されるバルブハウジング11に一体の筒状ガイド134bに収納した可動鉄心134cと、可動鉄心134cを軸方向先方(下方)に付勢するばね134dとを備えており、可動鉄心134cの先端(下端)に弁体133を取り付けている。そして、常時は弁体133が弁孔132を閉塞する閉弁位置にばね134dにより付勢保持され、電磁コイル134aに通電したとき、可動鉄心134cが軸方向尾方(上方)に磁気吸引され、弁体133が弁孔132を開放する開弁位置に変位して、連通路113から弁孔132を介して流出口112に水が流れる。
また、バルブハウジング11には、第2電磁弁13に並列の第3電磁弁14が配置されている。即ち、バルブハウジング11に、連通路113と流出口112とを結ぶ第2電磁弁13に並列のバイパス路114を形成し、このバイパス路114に第3電磁弁14を介設している。第3電磁弁14は、バイパス路114に設けられた弁座141と、弁座141に開設した弁孔142を開閉する弁体143と、弁体143を開閉駆動するソレノイド144とを備える直動式電磁弁で構成されている。ソレノイド144は、電磁コイル144aと、電磁コイル144aに内挿される筒状ガイド144bに収納した可動鉄心144cと、可動鉄心144cを軸方向先方に付勢するばね144dとを備えており、可動鉄心144cの先端に弁体143を取り付けている。そして、常時は弁体143が弁孔142を閉塞する閉弁位置にばね144dにより付勢保持され、電磁コイル144aに通電したとき、可動鉄心144cが軸方向尾方に磁気吸引され、弁体143が弁孔142を開放する開弁位置に変位して、連通路113からバイパス路114を介して流出口112に水が流れる。
尚、第3電磁弁14の弁孔142は、第2電磁弁13の弁孔132より小径であり、且つ、第2電磁弁13の弁孔132より鉛直方向下方に設けられている。
第1乃至第3電磁弁12,13,14は、食器洗浄機に設けられたコントローラ15により開閉制御される。その詳細は、図3に示す通りであり、先ず、S1のステップで給水開始指令が出されたか否かを判別する。そして、給水開始指令が出されたときは、S2のステップで第3電磁弁14の電磁コイル144aに通電して第3電磁弁14を開弁させた後、S3のステップで第2電磁弁13の電磁コイル134aに通電して第2電磁弁13を開弁させ、次に、S4のステップで第1電磁弁12の電磁コイル127aに通電して第1電磁弁12を開弁させると共に、第3電磁弁14の電磁コイル144aへの通電を停止して第3電磁弁14を閉弁させる。これによれば、流入口111から流出口112に第1電磁弁12の主弁孔122aと連通路113と第2電磁弁13の弁孔132とを介して水が流れ、洗浄槽2への給水が開始される。
ところで、第2電磁弁13の弁孔132は所要の流量で給水できるように大きく形成する必要があり、弁体133及び可動鉄心134cも大径になる。そして、可動鉄心134cの軸方向尾端面には筒状ガイド134b内を介して連通路113の水圧が作用する。そのため、連通路113の水圧が高い状態で第2電磁弁13を開弁させるには、電磁コイル134aの励磁力をかなり大きくすることが必要になり、ソレノイド134が大型化して消費電力が増大する。
ここで、第1電磁弁12が閉弁している状態で第2電磁弁13を開弁させれば、連通路113の水圧が低い状態で第2電磁弁13を開弁できると思われるが、実際には、給水停止中に家屋の水道配管で発生するウォータハンマーによる第1電磁弁12の流入室123の水圧変化で第1電磁弁12の主弁122が一時的に開弁して、連通路113の水圧が高くなってしまうことがある。そのため、このままでは、第2電磁弁13の電磁コイル134aの励磁力をかなり大きくしないと、第2電磁弁13の開弁不良を生ずる。
これに対し、本実施形態では、上記の如く第2電磁弁13に先行して第3電磁弁14を開弁させるため、連通路113が第3電磁弁14を介して圧抜きされ、第2電磁弁13は水圧を受けずに開弁される。従って、第2電磁弁13の電磁コイル134aの励磁力が小さくても、第2電磁弁13の開弁不良は生じない。その結果、第2電磁弁13のソレノイド134を小型化して消費電力を大幅に低減できる。
尚、第3電磁弁14は連通路113の水圧を受けた状態で開弁されるが、第3電磁弁14の弁孔142は圧抜き可能な範囲で可及的に小さくでき、そのため、弁体133及び可動鉄心134cも小径になり、電磁コイル144aの励磁力が小さくても第3電磁弁14の開弁不良は生じない。従って、第3電磁弁14の付加による消費電力の増加は僅かになり、第2電磁弁13の消費電力の大幅な低減により、給水開始時の第1乃至第3電磁弁12,13,14のトータルの消費電力を低減できる。また、第2電磁弁13の開弁後に第3電磁弁14を閉弁させるため、給水中は第3電磁弁14の電磁コイル144aに通電せずに済み、第1乃至第3電磁弁12,13,14のトータルの消費電力が一層低減される。
上記の如くして給水を開始すると、次に、S5のステップで給水停止指令が出されたか否かを判別する。尚、給水停止指令は、洗浄槽2内の水位が所定レベルになってこれを図外の水位スイッチが検出したときに出される。そして、給水停止指令が出されると、S6のステップで第1電磁弁12の電磁コイル127aへの通電を停止して第1電磁弁12を閉弁させた後、S7のステップで第2電磁弁13の電磁コイル134aへの通電を停止して第2電磁弁13を閉弁させると共に、第3電磁弁14の電磁コイル144aに通電して第3電磁弁14を開弁させる。次に、S8のステップで第2電磁弁13の閉弁から所定時間(例えば、数秒)経過したか否かを判別し、所定時間経過したときにS9のステップで第3電磁弁14の電磁コイル144aへの通電を停止して第3電磁弁14を閉弁させる。
ここで、第1電磁弁12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。然し、本実施形態では、第2電磁弁12での止水不良を生じても、第2電磁弁13の閉弁により給水を停止でき、洗浄槽2から水が溢れ出るといった漏水事故の発生を可及的に防止できる。
ところで、第1と第2の両電磁弁12,13の閉弁後に連通路113に水が残留すると、残留水の凍結によりバルブブロック11が破損する可能性がある。特に、新築家屋に食器洗浄機を設置し、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、このままでは連通路113に水が残留するため、寒冷期においては新築家屋に人が入居する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、上記の如く第3電磁弁14の弁孔142を第2電磁弁13の弁孔132より鉛直方向下方に設けると共に、給水停止時に第1と第2の両電磁弁12,13の閉弁後所定時間経過するまで第3電磁弁14を開弁させている。これによれば、第1と第2の両電磁弁12,13の閉弁後に連通路113に残留する水が、第3電磁弁14を閉弁させるまでの間に、第3電磁弁14の弁孔142を介して流出口112に排水される。従って、入居前に連通路113に残留する水の凍結でバルブハウジング11の破損を生ずることを防止できる。
尚、本実施形態では、給水停止時に第1電磁弁12と第2電磁弁13とを時間差を存して閉弁させているが、第1と第2の両電磁弁12,13を同時に閉弁させるようにしても良い。
また、本実施形態では、第3電磁弁14の可動鉄心144cの先端に水圧を受ける受圧面を比較的広く確保している。これによれば、ウォータハンマーにより第1電磁弁12の主弁122が一時的に開弁すると、連通路113を介して伝播されるウォータハンマーを受けて第3電磁弁14が一時的に開弁し、ウォータハンマーによる水道配管の過度の水圧上昇を防止する過圧逃がし機能が得られる。
以上、食器洗浄機の給水路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。 実施形態の給水弁装置の断面図。 実施形態の給水弁装置の制御内容を示すフロー図。
符号の説明
3…給水路、10…給水弁装置、11…バルブハウジング、12…第1電磁弁、121…弁座、122…主弁、122a…主弁孔、123…流入室、123a…オリフィス孔、125…背圧室、126…パイロット弁、126a…パイロット弁孔、127…ソレノイド、13…第2電磁弁、132…弁孔、133…弁体、134…ソレノイド、14…第3電磁弁、142…弁孔、143…弁体、144…ソレノイド。

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、直列に接続された上流側の第1電磁弁と下流側の第2電磁弁とを備え、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、第2電磁弁は、第1電磁弁の下流側に位置する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るものにおいて、
    第2電磁弁に並列の第3電磁弁を備え、第3電磁弁は、第2電磁弁の弁孔より小径の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乃至第3電磁弁を第3電磁弁、第2電磁弁、第1電磁弁の順で時間差を存して開弁させることを特徴とする給水弁装置。
  2. 前記第2電磁弁の開弁後に前記第3電磁弁を閉弁させることを特徴とする請求項1記載の給水弁装置。
  3. 前記第1乃至第3電磁弁は共通のバルブハウジングに配置され、第3電磁弁の弁孔は第2電磁弁の弁孔より鉛直方向下方に設けられ、給水停止時に、第1電磁弁と第2電磁弁との閉弁後所定時間経過するまで第3電磁弁を開弁させることを特徴とする請求項1又は2記載の給水弁装置。
JP2006176431A 2006-06-27 2006-06-27 給水弁装置 Active JP4597918B2 (ja)

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