JP2011074967A - 主弁分離型電磁弁および自動水栓 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトな構成で、配置スペースが比較的限られる構成においても配置可能であり、さらに、水中のゴミがパイロット室内に侵入することが防止され、電磁弁部の動作不良を防止できる主弁分離型電磁弁を提供する。
【解決手段】電磁弁は、ダイヤフラム弁の往復動作により主な通水路を開閉し圧力室８と一次側流路とを連通させる連通路を形成する主弁部と、プランジャ１１の往復動作により圧力室８と二次側流路とを連通させるパイロット通路２３の開閉を行う電磁弁部とを備え、ダイヤフラム弁およびプランジャ１１それぞれの中心軸が略同一直線上に位置するように構成され、圧力室８とパイロット室２０とを連通させる一次側内部通路２６は、圧力室８に連通し鉛直方向に形成される第一通路部３１と、パイロット室２０に連通する第二通路部３２と、第一通路部３１および第二通路部３２を連通させこれらの通路部よりも十分に狭い第三通路部３３とを有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、主な通水路を開閉する主弁と、この主弁を動作させるためのパイロット通路を開閉する電磁弁とが分離した状態で備えられる主弁分離型電磁弁、およびこの主弁分離型電磁弁を備える自動水栓に関する。

従来、主な通水路を開閉する主弁と、この主弁を動作させるためのパイロット通路を開閉する電磁弁とが分離した状態で備えられる主弁分離型電磁弁が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。この種の主弁分離型電磁弁においては、主弁は、ダイヤフラム弁として構成され、圧力室内の圧力の変化によって往復動作することで主な通水路を開閉する。圧力室は、主弁に形成される小孔を介して、主な通水路において水が流入する側である一次側の流路と連通する。

また、圧力室は、パイロット室を含む流路であるパイロット通路を介して、主な通水路において水が流出する側である二次側の流路と連通する。パイロット通路を開閉する電磁弁は、電磁石（ソレノイド）の磁力等によって往復動作するプランジャを有し、このプランジャの往復動作によってパイロット通路を開閉させる。

このような構成において、主弁は、一次側の流路と連通する圧力室と、二次側の流路との圧力差に応じて開閉する。具体的には、電磁弁によりパイロット通路が閉じられた状態においては、主弁に形成される小孔を介して一次圧（一次側の流路の圧力）が供給される圧力室の圧力によって主弁が二次圧（二次側の流路の圧力）に抗して押し付けられ、主な通水路が閉じた状態となる。そして、閉状態の電磁弁が開かれることで、パイロット通路を介して圧力室と二次側の流路とが連通するため、圧力室の圧力が低下し、主弁が一次圧によって圧力室の圧力に抗して押し付けられ、主な通水路が開いた状態、つまり一次側の流路と二次側の流路とが連通した状態となる。

このような主弁分離型電磁弁においては、従来、特許文献１に示されているように、主弁の開閉にともなう移動方向に沿う主弁の中心軸の位置と、電磁弁の開閉にともなうプランジャの移動方向に沿うプランジャの中心軸の位置とがオフセットした関係となる構成が採用されている。言い換えると、従来の主弁分離型電磁弁は、互いに平行となる主弁およびプランジャの移動方向に対して垂直な方向について、主弁およびプランジャの中心軸の位置同士が互いに離れた位置となるように構成されている。

主弁およびプランジャそれぞれの中心軸の位置が互いにオフセットした関係となる構成は、主弁分離型電磁弁における水の流路の構成が考慮された場合に、より簡単な流路構成を実現しやすいレイアウト構成として採用される。すなわち、主弁およびプランジャそれぞれの中心軸の位置が互いにオフセットした関係となる構成においては、圧力室とパイロット室とを連通させるための流路や、圧力室と二次側の流路とを連通させるパイロット通路等の流路構成を単純なものとすることができる。

しかしながら、主弁およびプランジャそれぞれの中心軸の位置が互いにオフセットした関係となる構成は、主弁分離型電磁弁の大型化を招く。特に、主弁およびプランジャの中心軸同士がオフセットする方向（中心軸の方向に対して垂直な方向）の寸法の大型化が問題となる。このことは、主弁およびプランジャそれぞれの中心軸の位置が互いに離れた位置に存在することにともない、主弁およびプランジャそれぞれの中心軸周りの構造も中心軸同士の位置関係を反映して互いにずれた状態となるように構成されることに起因する。こうした大型化の問題は、特許文献２に示されているように主弁およびプランジャそれぞれの中心軸の方向が互いに直交するような構成においても同様に生じる。

このように主弁およびプランジャの配置関係から必然的に装置構成の大型化を招く従来の主弁分離型電磁弁は、例えば電磁弁を含む各種機能部を水栓本体に内蔵する機能部一体型の自動水栓等の、電磁弁の配置スペースが比較的限られるような装置においては適用が困難である。

そこで、装置構成の大型化を解決するために、主弁の開閉にともなう移動方向に沿う主弁の中心軸の位置と、電磁弁の開閉にともなうプランジャの移動方向に沿うプランジャの中心軸の位置とが略同一直線上に位置した関係となるように構成された主弁分離型電磁弁が、従来、知られている。

このように主弁の中心軸の位置とプランジャの中心軸の位置とが略同一直線上に位置した関係となるように構成された主弁分離型電磁弁では、主弁およびプランジャそれぞれの中心軸の位置が互いにオフセットした関係となるように構成された主弁分離型電磁弁と比べて、圧力室とパイロット室とを連通させるための流路や、圧力室と二次側の流路とを連通させるパイロット通路等の流路構成が複雑となる。

したがって、主弁分離型電磁弁の大型化を解決し、装置をコンパクトに構成するため、主弁の中心軸の位置とプランジャの中心軸の位置とが略同一直線上に位置する構成を採用した場合、流路構成が複雑となり、水中のゴミがパイロット室内に侵入したり、流路の途中でゴミ詰まりが発生したりしやすくなり、電磁弁部の動作不良が生じやすくなる。

特開２００４−１０８５０３号公報 実開平６−７８６７８号公報

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、コンパクトな構成を実現することができ、配置スペースが比較的限られるような構成においても、容易に配置することが可能であり、さらに、水中のゴミがパイロット室内に侵入することが防止され、電磁弁部の動作不良を防止することができる主弁分離型電磁弁を提供することにある。

本発明の主弁分離型電磁弁は、変化する圧力の作用を受けて往復動作する主弁体を有し、該主弁体の往復動作によって主な通水路を開閉するとともに、前記圧力を前記主弁体に作用させるための圧力室と前記通水路における水が流入する側である一次側の流路とを連通させる連通路を形成する主弁部と、電磁石の磁力によって往復動作するプランジャを有し、該プランジャの往復動作によって前記圧力室と前記通水路における水が流出する側である二次側の流路とを連通させるパイロット通路の開閉を行う電磁弁部と、を備える主弁分離型電磁弁であって、前記主弁部および前記電磁弁部は、前記主弁体の往復方向に沿う前記主弁体の中心軸と、前記プランジャの往復方向に沿う前記プランジャの中心軸とが略同一直線上に位置するように構成され、前記パイロット通路は、前記プランジャの弁座部分が臨む空間であるパイロット室を形成するものであり、前記圧力室と前記パイロット室とを連通させる通路は、前記圧力室に連通するとともに鉛直方向に形成される第一通路部と、前記パイロット室に連通する第二通路部と、前記第一通路部および前記第二通路部を連通させるとともに前記第一通路部および前記第二通路部よりも十分に狭い第三通路部と、を有するものである。

本発明の自動水栓は、請求項１に記載の主弁分離型電磁弁を備える自動水栓であって、吐水口を構成する水栓本体と、所定の経路を介して前記水栓本体に供給される湯および水の混合比を調整することで前記吐水口から吐出される湯水の温度を調整するための温調部と、前記通水路を流れる湯水の作用により発電する発電機と、前記吐水口から吐出される湯水を受ける対象物の存在を検知するためのセンサと、該センサからの出力信号に基づいて前記主弁分離型電磁弁の開閉を制御する制御部とを備え、前記主弁分離型電磁弁、前記温調部、前記発電機、前記センサ、前記制御部を、前記水栓本体に内蔵するものである。

請求項１に記載の主弁分離型電磁弁によれば、コンパクトな構成を実現することができ、配置スペースが比較的限られるような構成においても、容易に配置することが可能であり、さらに、水中のゴミがパイロット室内に侵入することが防止され、電磁弁部の動作不良を防止することができる。

請求項２に記載の自動水栓によれば、主弁分離型電磁弁、温調部、発電機、センサ、制御部等の各種機能部を水栓本体に内蔵する構成において、装置のコンパクト化を実現することができる。

本発明の一実施形態に係る主弁分離型電磁弁の閉状態を示す断面図。 本発明の一実施形態に係る主弁分離型電磁弁の閉状態を示す断面図。 本発明の一実施形態に係る主弁分離型電磁弁の開状態を示す断面図。 本発明の一実施形態に係る主弁分離型電磁弁の開状態を示す断面図。 一次側内部通路の構成を示す図。 本発明の一実施形態に係る自動水栓の全体構成を示す側面断面図。 本発明の一実施形態に係る自動水栓の全体構成を示す正面断面図。

本発明は、主な通水路を開閉する主弁部と、この主弁部を動作させるためのパイロット通路を開閉する電磁弁部とを備える構成において、主弁部および電磁弁部それぞれの弁体同士の位置関係に基づいて、主弁部と電磁弁部との配置関係および流路構成を工夫することにより、コンパクトな構成を実現するとともに電磁弁部の動作不良を防止しようとするものである。以下、本発明の実施の形態を説明する。

本実施形態に係る主弁分離型電磁弁（以下単に「電磁弁」とする。）１は、例えば、使用者の手等を検知することで自動的に吐水を行う自動水栓や、水洗便器等に対する自動的な給水を行うための自動給水装置等において備えられ、電気的に開閉制御されることで通水路の開閉を行う。

図１および図２に示すように、電磁弁１は、例えば自動水栓等において通水路を形成する本体部４０において、電磁弁１の外形に対応して形成される凹部４０ａに嵌め込まれた状態で支持される。電磁弁１は、主な通水路を開閉する主弁部２と、主弁部２を動作させるためのパイロット通路を開閉する電磁弁部３とを備える。なお、図１および図２は、電磁弁１における異なる断面位置についての断面図である。

主弁部２は、変化する圧力の作用を受けて往復動作する主弁体としてのダイヤフラム弁４を有する。ダイヤフラム弁４は、ゴム等の弾性を有する材料により形成されるダイヤフラム５と、合成樹脂等の材料により形成される受圧体６とを有する。受圧体６は、略円板状の外形を有するとともに、その一方の板面側から突出する突起部６ａを有し、この突起部６ａを、ダイヤフラム５において略円板状に形成される基部５ａにおける中心部に貫通させた状態で、ダイヤフラム５に対して一体的に支持される。

ダイヤフラム弁４は、電磁弁１において本体部分を構成する支持体７により支持される。電磁弁１は、この支持体７の部分が本体部４０の凹部４０ａに嵌め込まれることで、本体部４０に対して支持される。支持体７においては、凹部４０ａの底面に対向する側（図１において下側）に凹状部７ａが形成される。ダイヤフラム弁４は、凹状部７ａの部分において、ダイヤフラム５の外縁部に形成される円環状の支持部５ｂが凹部４０ａの底面と支持体７の凹状部７ａが形成される側の面部との間に挟まれた状態で支持される。ダイヤフラム弁４は、ダイヤフラム５の基部５ａと支持部５ｂとの連結部分における弾性を利用して、突起部６ａが基部５ａを貫通する方向（図１における上下方向）に往復動作する。

主弁部２は、ダイヤフラム弁４の往復動作によって、本体部４０に形成される通水路４５（主な通水路）を開閉する。具体的には、ダイヤフラム弁４は、その往復動作により、本体部４０において通水路４５を形成する孔部４６の一側の開口部を弁座部分として通水路４５を開閉する。ダイヤフラム弁４は、通水路４５における水が流入する側である一次側から、孔部４６の開口部を開閉させる。つまり、通水路４５において、ダイヤフラム弁４によって開閉される部分よりも上流側が一次側の流路（以下「一次側流路」という。）４１であり、ダイヤフラム弁４によって開閉される部分よりも下流側が通水路４５における水が流出する側である二次側の流路（以下「二次側流路」という。）４２である。

このように、ダイヤフラム弁４は、その往復動作によって、通水路４５を形成する一次側流路４１と二次側流路４２との連通状態・非連通状態を切り換える。なお、以下の説明では、ダイヤフラム弁４が往復動作する方向（図１における上下方向）を、電磁弁１における上下方向とする。

主弁部２は、変化する圧力をダイヤフラム弁４に作用させるための圧力室８と一次側流路４１とを連通させる連通路９を形成する。圧力室８は、ダイヤフラム弁４が位置する凹状部７ａの内部において、ダイヤフラム弁４よりも上側の部分として形成される。つまり、支持体７の凹状部７ａは、その下側の開口部がダイヤフラム弁４によって塞がれるとともに、ダイヤフラム弁４よりも上側の空間部分を圧力室８として形成する。

図２に示すように、連通路９は、ダイヤフラム弁４を上下方向に貫通する小孔部として形成される。連通路９は、ダイヤフラム弁４において、受圧体６の突起部６ａがダイヤフラム５の基部５ａを貫通する中央部分から外れた外周側の位置に設けられる。連通路９は、ダイヤフラム弁４を構成するダイヤフラム５および受圧体６を上下方向に連続的に貫通することで、ダイヤフラム弁４の上側に形成される圧力室８と、ダイヤフラム弁４の下側に形成される一次側流路４１とを連通させる。

連通路９には、クリーニングピン１０が挿通する。クリーニングピン１０は、支持体７に対して固定された状態で設けられることにより、往復動作するダイヤフラム弁４に対して相対的に移動することで、連通路９の詰まりを防止する。クリーニングピン１０は、その外径が連通路９の内径よりも若干小さく形成されることで、連通路９による圧力室８と一次側流路４１との連通を確保する。なお、クリーニングピン１０は、支持体７に対して一体的に形成される部分であっても、支持体７とは別部材で支持体７に対して圧入等により固定されることで設けられる部分であってもよい。

電磁弁部３は、主弁部２に対して支持体７を介して上側に設けられる。電磁弁部３は、磁力によって往復動作するプランジャ１１を有するラッチング型のソレノイドバルブとして構成される。電磁弁部３は、中心軸方向の一側が開口する略円筒形状のケーシング１２内に、励磁コイル１３と電磁石１４とを有する。ケーシング１２は、その開口する側を支持体７側（下側）に向けた状態で設けられる。

励磁コイル１３は、ケーシング１２内に嵌め込まれるコイル支持体１５に支持された状態で設けられる。励磁コイル１３は、ケーシング１２の形状に沿うように円筒状に形成され、コイル支持体１５が有する円筒状の部分を囲むように設けられる。電磁石１４は、コイル支持体１５の円筒状の部分において中心軸方向（図１において上下方向）に貫通するように形成される中心孔部１６内において、ケーシング１２の天井側に固定された状態で設けられる。中心孔部１６は、支持体７側に開口する。

プランジャ１１は、中心孔部１６内において中心孔部１６に沿ってスライドするように上下方向に移動可能に設けられる。プランジャ１１は、電磁石１４に接触した状態で設けられる鉄芯１７に対して、コイルばね１８によって下側に付勢された状態で設けられる。コイルばね１８は、その伸縮方向を上下方向とする姿勢で、プランジャ１１の軸心部分に挿入されるとともに上端側が鉄芯１７の下面部に対して係止された状態で設けられる。プランジャ１１の下端部には、プランジャ１１の弁座部分に対して着座する部分であるゴム製の接触部１１ａが、プランジャ１１と一体的に形成されている。

プランジャ１１は、電磁石１４の磁力によって上下方向に往復動作する。すなわち、プランジャ１１は、励磁コイル１３に電流が流されることで電磁石１４において生じる磁力により、コイルばね１８の弾性力に抗して上方に移動し、電磁石１４に対して鉄芯１７を介して吸着された状態で保持される。また、プランジャ１１が電磁石１４に対して吸着された状態から、励磁コイル１３に逆の電流が流されることで、電磁石１４の磁力とコイルばね１８の弾性力によってプランジャ１１が鉄芯１７から離れて押し下げられる。なお、励磁コイル１３に対しては、ケーシング１２の外部に延設される信号線１９を介して電気が送られる。

電磁弁部３は、プランジャ１１の往復動作によって圧力室８と二次側流路４２の流路とを連通させるパイロット通路の開閉を行う。具体的には、パイロット通路は、プランジャ１１の弁座部分であるパイロットシート２１が臨む空間であるパイロット室２０を形成する。パイロット室２０は、支持体７において凹状部７ａが形成される側と反対側（上側）に嵌め込まれる中間部材２２により形成される。

中間部材２２は、支持体７に嵌め込まれた状態で上側となる部分における中央部に凹状の部分を有する。この中間部材２２が有する凹状の部分に対して、中心孔部１６が開口するコイル支持体１５の下端部分が臨んだ状態となることにより、パイロット室２０が形成される。

パイロット室２０は、中間部材２２の中央部において上下方向に形成されるとともにパイロット室２０に開口するパイロット孔２３を介して、支持体７と中間部材２２との間に形成される二次側内部通水路２４に連通する。パイロット孔２３のパイロット室２０に対する開口部分が、突起状のパイロットシート２１として形成される。したがって、プランジャ１１は、下側への移動により、接触部１１ａを突起状のパイロットシート２１の先端部に押し付けてパイロット孔２３を塞ぐことで着座した状態となる。

二次側内部通水路２４は、支持体７および本体部４０に連続的に形成される通路部分により構成される圧力通水路２５を介して、二次側流路４２に連通する。図２に示すように、圧力通水路２５は、支持体７において二次側内部通水路２４に連通するように形成される上側通路部２５ａと、本体部４０において上側通路部２５ａから連続するとともに二次側流路４２に連通するように形成される下側通路部２５ｂとを有する。なお、上側通路部２５ａと下側通路部２５ｂとの間には、圧力通水路２５を確保した状態で設けられるパッキン２５ｃが介装される。

このように、パイロット室２０は、二次側内部通水路２４および圧力通水路２５を介して、二次側流路４２に連通する。また、パイロット室２０は、支持体７および支持体７と中間部材２２との間に形成される一次側内部通路２６を介して、圧力室８と連通する。

以上のように、本実施形態の電磁弁１は、圧力室８と二次側流路４２とを連通させるパイロット通路を、一次側内部通路２６、パイロット室２０、パイロット孔２３、二次側内部通水路２４、および圧力通水路２５を含む通路構成として有する。そして、電磁弁部３が閉じた状態、つまりプランジャ１１がパイロットシート２１に着座した状態においては、一次圧（一次側流路４１の水圧）が、連通路９を介して圧力室８、一次側内部通路２６、およびパイロット室２０内に供給される。

以上のような構成を有する電磁弁１においては、主弁部２および電磁弁部３は、ダイヤフラム弁４の往復方向に沿うダイヤフラム弁４の中心軸と、プランジャ１１の往復方向に沿うプランジャの中心軸とが略同一直線上に位置するように構成されている。つまり、図１に示すように、全体として略円板状に構成されるダイヤフラム弁４の中心軸Ｃ１と、略円筒状の外形を有するプランジャ１１の中心軸Ｃ２とが互いに略一致するように、ダイヤフラム弁４とプランジャ１１との位置関係が設定される。

したがって、電磁弁１においては、ダイヤフラム弁４の上方において、圧力室８および支持体７を介しパイロット室２０が形成され、パイロット室２０に開口するパイロット孔２３がダイヤフラム弁４と同軸心となる位置に形成され、さらにパイロット孔２３の上方において、プランジャ１１がダイヤフラム弁４と同軸心となる位置に配置される。このようにダイヤフラム弁４とプランジャ１１とが同心配置される構成においては、パイロット室２０、およびダイヤフラム弁４の上側に形成される圧力室８とパイロット室２０とを連通する一次側内部通路２６が、ダイヤフラム弁４が上下方向に投影される範囲において形成される。そして、ダイヤフラム弁４とプランジャ１１とが同心配置されることにともない、プランジャ１１周りの構成である励磁コイル１３や電磁石１４等も、ダイヤフラム弁４およびプランジャ１１と同心配置される。

以上のような構成を備える電磁弁１は、次のように動作する。すなわち、図１および図２に示すように、電磁弁部３の励磁コイル１３に通電されていない状態においては、プランジャ１１がコイルばね１８の弾性力によって下方に押し下げられ、パイロットシート２１に着座した状態となる。つまり、プランジャ１１によってパイロット孔２３が塞がれることで、パイロット通路が閉状態となる。

パイロット通路が閉じられることで、ダイヤフラム弁４が、一次側流路４１から連通路９を介して圧力室８に供給される一次圧により押し下げられ、弁座部分となる孔部４６の開口部に着座した状態となる。これにより、ダイヤフラム弁４によって通水路４５が閉じられ、一次側流路４１と二次側流路４２とが遮断されて止水状態となる。

そして、図３および図４に示すように、電磁弁１の止水状態から信号線１９を介して励磁コイル１３に電流が流されることで、電磁石１４の磁力によってプランジャ１１がコイルばね１８の弾性力に抗して持ち上げられ、パイロット孔２３が開かれることで、パイロット通路が開状態となる。

パイロット通路が開かれることで、圧力室８内の水が一次側内部通路２６、パイロット室２０、およびパイロット孔２３を介して二次側内部通水路２４側（二次側）に抜けるため、圧力室８からの水圧がダイヤフラム弁４にかからなくなり、ダイヤフラム弁４が一次圧によって押し上げられる。これにより、通水路４５が開かれ、一次側流路４１と二次側流路４２とが連通状態となり、吐水状態となる。なお、プランジャ１１が持ち上げられた状態は、プランジャ１１が電磁石１４の磁力によって鉄芯１７に吸着されることで保持される。

電磁弁１の止水状態から、励磁コイル１３に逆の電流が流されることで、プランジャ１１が電磁石１４の磁力とコイルばね１８の弾性力によって押し下げられてパイロット孔２３が塞がれる。これにより、一次側流路４１から連通路９を介して圧力室８に水が流れ込み、圧力室８内の水圧によって再びダイヤフラム弁４が着座した状態となり、通水路４５が閉じられる（図１、図２参照）。このように、ダイヤフラム弁４は、圧力室８が連通路９を介して連通する一次側流路４１と二次側流路４２との圧力差に応じて開閉する。

また、電磁弁１においては、圧力室８とパイロット室２０とを連通させる通路である一次側内部通路２６に、狭隘な通路部分が形成されている。具体的には、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、一次側内部通路２６は、圧力室８に連通するとともに鉛直方向に形成される第一通路部３１と、パイロット室２０に連通する第二通路部３２とを有する。そして、一次側内部通路２６は、狭隘な通路部分として、第一通路部３１および第二通路部３２を連通させるとともに第一通路部３１および第二通路部３２よりも十分に狭い第三通路部３３を有する。

第一通路部３１は、支持体７において、圧力室８を形成する凹状部７ａの上面部から上方に向けて形成される。第一通路部３１の上端部分は、支持体７が有する円筒状の突起部７ｂの内周面により形成される。第二通路部３２は、中間部材２２において、第一通路部３１に対して略垂直方向、つまり略水平方向に形成され、パイロット室２０に連通する。第二通路部３２は、第一通路部３１を形成する突起部７ｂの外周面部とパイロット室２０との間に形成される。

このような第一通路部３１と第二通路部３２とを連通させる第三通路部３３は、第一通路部３１を形成する突起部７ｂと、突起部７ｂに対して上方から被さる部分となる蓋部２２ｂとにより形成される。蓋部２２ｂは、中間部材２２が有する部分であり、突起部７ｂの外周面７ｃの形状に沿う内周面２２ｃを形成するとともに、突起部７ｂの上方開口面７ｄに対向する壁面２２ｄを形成する。

そして、突起部７ｂおよび蓋部２２ｂは、外周面７ｃと内周面２２ｃとの間隔が第一通路部３１および第二通路部３２それぞれの通路幅に対して十分に狭くなるように形成される。つまり、突起部７ｂの外周面７ｃと蓋部２２ｂの内周面２２ｃとにより形成される狭隘な通路部分が、第三通路部３３である。

したがって、プランジャ１１が上昇してパイロット通路が開かれることで圧力室８からパイロット室２０に導かれる水は、まず、圧力室８内から第一通路部３１を通って上昇する。第一通路部３１を通過した水は、突起部７ｂの上端開口部から流れ出て、上方開口面７ｄと壁面２２ｄとの間の空間を介して、第三通路部３３により下方に導かれる。そして、第三通路部３３を通過した水は、第二通路部３２によって略水平方向に流れてパイロット室２０に流れ込む。

このように、圧力室８とパイロット室２０とを連通させる一次側内部通路２６に、狭隘な通路部分である第三通路部３３が形成されることで、水中のゴミがパイロット室２０内に侵入することが防止され、電磁弁部３の動作不良を防止することができる。

すなわち、仮に、パイロット室２０内に水中のゴミが侵入した場合、ゴミがプランジャ１１とパイロットシート２１との間に噛み込まれることで、電磁弁部３によるパイロット通路を閉じる動作が不十分となり、電磁弁１の閉状態としての機能が確保されなくなる。そこで、本実施形態の電磁弁１においては、圧力室８からパイロット室２０に導かれる水にゴミが含まれている場合、その水中のゴミは、第三通路部３３により、第二通路部３２側に侵入することが規制される。

ここで、第一通路部３１を通過した水中のゴミは、第三通路部３３によって閉め出され、上方開口面７ｄと壁面２２ｄとの間において水中で浮遊した状態となる。かかる状態から、電磁弁部３が閉じられ圧力室８からパイロット室２０への水の流れが停止することで、突起部７ｂの上方で浮遊するゴミが第一通路部３１内を沈下するという作用が得られる。これにより、水中のゴミが一次側内部通路２６を介してパイロット室２０内に侵入することが防止される。結果として、電磁弁部３の動作不良を防止することができ、電磁弁１の機能を確保することができる。

したがって、第三通路部３３の通路幅、つまり突起部７ｂの外周面７ｃと蓋部２２ｂの内周面２２ｃとの隙間寸法は、一次側内部通路２６において電磁弁１の動作に影響しない程度の水流を確保することができる範囲で十分に狭く設定される。なお、一次側内部通路２６の通路構成は、本実施形態に限定されるものではなく、狭隘な通路部分を有することにより、電磁弁部３の動作不良の原因となるパイロット室２０内へのゴミの侵入を防止することができるものであればよい。

本実施形態の電磁弁１によれば、主弁部２のダイヤフラム弁４の中心軸と電磁弁部３のプランジャ１１の中心軸とが略同一直線上に位置する構成が採用されているため、主弁部２および電磁弁部３が上下に配置されるとともに共通の中心軸周りに構成される。これにより、主弁部２および電磁弁部３の共通の中心軸に対する垂直方向についての大型化を効果的に抑制することができ、スリムな構成が実現され、例えば電磁弁を含む各機能部を水栓本体に内蔵する機能部一体型の自動水栓等の、水栓本体に内蔵される他の機能部との関係や水栓本体のデザイン性の観点等から電磁弁の配置スペースの確保が困難な装置においても、容易に適用することができる。

さらに、本実施形態の電磁弁１によれば、一次側内部通路２６が、第一通路部３１および第二通路部３２を連通させるとともに第一通路部３１および第二通路部３２よりも十分に狭い第三通路部３３を有する通路構成とされていることで、水中のゴミがパイロット室２０内に侵入することが防止され、電磁弁部３の動作不良を防止することができる。

以下では、本実施形態に係る電磁弁１の適用例として、電磁弁１を備える自動水栓について説明する。図６および図７に示すように、本実施形態に係る自動水栓５１は、例えば洗面台のカウンタ等の設置面５２上に設置される。自動水栓５１は、設置面５２上に固定される部分であって吐水口５４を構成する水栓本体５３を備える。

水栓本体５３は、設置面５２に対して略垂直方向に構成される柱状の部分である基部５３ａと、この基部５３ａの設置面５２に固定される側と反対側（図６において上側）の端部から略水平方向（基部５３ａに対して略垂直方向）に延設される水平部５３ｂとを有する。水栓本体５３は、基部５３ａと水平部５３ｂとにより全体として略Ｌ字状に構成される。

吐水口５４は、水栓本体５３の水平部５３ｂの先端部分に形成される開口部５３ｃに吐水口部材としての泡沫キャップ５４ａが取り付けられることにより構成される。吐水口５４は、例えば洗面台が有する洗面ボール等に臨んで開口するように設けられる。なお、以下の説明においては、設置面５２に対して垂直な方向（図６における上下方向）を、自動水栓５１における上下方向とする。

自動水栓５１は、湯水混合型のものである。このため、自動水栓５１は、吐水口５４から吐出される湯水の温度を調整するためのミキシングバルブ５５を備える。すなわち、自動水栓５１においては、所定の経路を介して水栓本体５３に供給される湯および水がミキシングバルブ５５において混合され、調整された温度の湯水が吐水口５４から吐出される。

具体的には、図７に示すように、水栓本体５３においては、湯が供給される給湯管５６が接続される給湯口５７と、水が供給される給水管５８が接続される給水口５９とが形成される。給湯管５６に対しては、図示せぬ給湯器等により得られた湯が供給され、給水管５８に対しては、上水等から導かれる水が供給される。そして、給湯管５６から水栓本体５３に供給される湯、および給水管５８から水栓本体５３に供給される水が、ミキシングバルブ５５において調整可能な混合比で混合され、水栓本体５３の内部に形成される通水路６０（主な通水路）を通って、吐水口５４から吐出される。ミキシングバルブ５５は、水栓本体５３の基部５３ａにおける下側の部分に設けられる。

ミキシングバルブ５５による湯水の温度調整は、水栓本体５３の外側に設けられるハンドル７０の回転操作により行われる。つまり、ミキシングバルブ５５は、ハンドル７０の操作に連動して、給湯管５６から供給される湯と給水管５８から供給される水との混合比を変化させるように動作する。このため、ハンドル７０は、水栓本体５３の基部５３ａの下側の部分に形成される開口部５３ｄを介して、ミキシングバルブ５５に連結されて固定される。このように、自動水栓５１においては、ミキシングバルブ５５が、所定の経路を介して水栓本体５３に供給される湯および水の混合比を調整することで吐水口５４から吐出される湯水の温度を調整するための温調部として機能する。

自動水栓５１は、使用者により差し出された手等、吐水口５４から吐出される湯水を受ける対象物（以下「吐水対象物」という。）の存在を検知することで、吐水口５４からの吐水を行う。このため、自動水栓５１は、吐水対象物の存在を検知するためのセンサ６１を備える。センサ６１は、水栓本体５３において吐水口５４の近傍に配置される（図６参照）。

具体的には、センサ６１は、吐水口５４を構成する泡沫キャップ５４ａに添うように設けられる。センサ６１は、その指向方向が吐水口５４からの湯水の吐出方向と略一致するように設けられる。また、センサ６１は、外部からの光等の外乱による自動水栓５１の誤作動を防止する観点から、水栓本体５３において水平部５３ｂに形成される開口部５３ｃよりもやや内側に引っ込んだ位置に配置される。

このように吐水口５４の近傍に設けられるセンサ６１により、吐水対象物が検知されている状態において、ミキシングバルブ５５によって得られた湯水が、通水路６０を通って吐水口５４から自動的に吐出される。一方、センサ６１によって吐水対象物が検知されていない状態においては、自動水栓５１は止水状態となる。こうしたセンサ６１による自動的な吐止水を行うため、自動水栓５１は、吐水口５４までの通水路６０を開閉する電磁弁１と、センサ６１からの出力信号に基づいて電磁弁１の開閉を制御する制御部６３とを備える。

電磁弁１は、水栓本体５３の基部５３ａにおいてミキシングバルブ５５の上方に配置される。電磁弁１は、通水路６０の途中に設けられ、ミキシングバルブ５５によって得られた湯水を通過させるとともに、ダイヤフラム弁４を動作させることで通水路６０を開閉する。つまり、自動水栓５１においては、電磁弁１が開状態となることで吐水口５４からの吐水が開始され、電磁弁１が閉状態となることで吐水口５４からの吐水が停止する。電磁弁１は、制御部６３に対して信号線１９を介して電気的に接続され、制御部６３からの制御信号を受けて開閉する。

制御部６３は、水栓本体５３において電磁弁１の上方に配置される。制御部６３は、センサ６１に接続され、センサ６１からの出力信号である吐水対象物の検知の有無についての検出信号を受ける。そして、制御部６３は、センサ６１が吐水対象物を検知している状態でセンサ６１から出力される信号を受けることで、電磁弁１を開状態とする。

また、自動水栓５１は、通水路６０を流れる湯水の作用により発電する発電機６４を備える。発電機６４は、水栓本体５３の水平部５３ｂにおいて通水路６０における吐水口５４の上流側において構成される。発電機６４は、通水路６０の途中に設けられ、ミキシングバルブ５５によって得られた湯水を通過させるとともに、通水路６０を流れる湯水の水流により回転する部分を有する軸流式の発電機である。

発電機６４において発電された電力は、水栓本体５３の内部において電磁弁１の上方に設けられる二次電池６５に充電され、例えば、センサ６１や電磁弁１や制御部６３等の駆動に使用される。なお、発電機６４において発電された電力については、制御部６３が有するコンデンサに蓄電される構成が採用されてもよい。

以上のような構成を備える本実施形態の自動水栓５１においては、電磁弁１が閉じている状態で、止水状態が保持される。止水状態の自動水栓５１においては、給湯管５６および給水管５８を介して供給される湯および水が、ミキシングバルブ５５を介して閉状態の電磁弁１においてせき止められた状態となる。そして、止水状態の自動水栓５１に対して、自動水栓５１の使用者によって吐水口５４の下に手がかざされると、使用者の手がセンサ６１によって吐水対象物として検知される。制御部６３は、吐水対象物を検知したセンサ６１からの出力信号を受けて、電磁弁１を開状態とする。

これにより、通水路６０の途中で電磁弁１により湯水がせき止められていた状態が解除され、給湯管５６および給水管５８を介して供給される湯および水が、通水路６０において電磁弁１から流出して発電機６４を介して吐水口５４から吐出される。ここで、発電機６４の内部を通過する湯水の流れによって、発電機６４による発電が行われる。そして、使用者の手がセンサ６１によって検知されない位置に移動すると、センサ６１からの出力信号に基づく制御部６３によって電磁弁１が閉状態とされ、吐水口５４からの湯水の吐出が自動で止まる。

以上のように、本実施形態の自動水栓５１は、ミキシングバルブ５５と、センサ６１と、電磁弁１と、制御部６３と、発電機６４とを備え、これら全てを水栓本体５３に内蔵する。そして、自動水栓５１においては、水栓本体５３は、複数のカバー部材によって分解可能に構成される外縁部を有する。

水栓本体５３は、本体部７１と、この本体部７１を覆う外縁部としてのカバー部７２とを有する。本体部７１は、自動水栓５１が備えるミキシングバルブ５５および電磁弁１を支持する。具体的には、ミキシングバルブ５５は、全体として略円筒状の外形を有する。このため、本体部７１は、ミキシングバルブ５５の外形に対応して略円筒状の孔部７１ａを有し、この孔部７１ａに、ミキシングバルブ５５を挿入させた状態で支持する。なお、孔部７１ａの形状である略円筒形状は、投影された水平部５３ｂの延設方向（図６において左右方向）に略直交する水平方向（図７において左右方向）を筒軸方向とする。

また、電磁弁１は、通水路６０を開閉する部分を構成するダイヤフラム弁４を支持する支持体７において略円筒状の外形を有する。このため、本体部７１は、電磁弁１の外形に対応して上側に開口する略円筒状の凹部７１ｂを有し、この凹部７１ｂに支持体７を嵌め込んだ状態で電磁弁１を支持する。本体部７１は、水栓本体５３の基部５３ａの部分に収容される。

このようにミキシングバルブ５５および電磁弁１を支持する本体部７１は、水栓本体５３に供給される湯および水をミキシングバルブ５５および電磁弁１を通過させるように通水路６０を形成する。なお、前述したように給湯管５６が接続される給湯口５７、および給水管５８が接続される給水口５９は、本体部７１においてミキシングバルブ５５を支持する孔部７１ａの下方において、下側に開口するように形成される。

また、前記のとおり水栓本体５３の水平部５３ｂにおいて構成される発電機６４は、本体部７１に形成される通水路６０の部分に対して、通水管部材７３を介して接続される（図６参照）。つまり、本体部７１に形成される通水路６０の部分から下流側に流れ出る湯水は、通水管部材７３を通って発電機６４に流れ込む。

カバー部７２は、下カバー体７４と上カバー体７５とを有する。下カバー体７４は、カバー部７２において水栓本体５３の基部５３ａの部分および水平部５３ｂの下側の部分を構成する。上カバー体７５は、カバー部７２において上側の天井部分を構成する。すなわち、下カバー体７４は、ミキシングバルブ５５および電磁弁１を支持する本体部７１を収容する空間を形成するとともに、カバー部７２における上側の部分を略全面に開口させる。そして、上カバー体７５が、下カバー体７４の上側の開口部を覆うように蓋状の部材としてカバー部７２の一部を構成する。

カバー部７２を構成する下カバー体７４と上カバー体７５とは、互いに組み付けられた状態で、水栓本体５３において水平部５３ｂが延設される側と反対側（図６において右側）である背面側においてビス等の締結部材７６によって固定される。したがって、カバー部７２は、締結部材７６を外すことによって下カバー体７４と上カバー体７５とを含む複数の部品に分解可能に構成される。つまり、本実施形態では、カバー部７２が、複数のカバー部材である下カバー体７４および上カバー体７５によって分解可能に構成される外縁部である。

このように、カバー部７２を構成する下カバー体７４および上カバー体７５は、水栓本体５３に内蔵されるミキシングバルブ５５、電磁弁１、発電機６４、センサ６１、および制御部６３を収容する空間を形成する。言い換えると、下カバー体７４および上カバー体７５によって構成されるカバー部７２は、水栓本体５３において、吐水口５４を外部に露出させる開口部５３ｃの部分および給湯口５７および給水口５９が形成される本体部７１の下端部側を下側に開放するための開口部分以外の略全体の部分を覆う。下カバー体７４および上カバー体７５は、金属や樹脂等を材料として形成される。

なお、本実施形態においては、水栓本体５３を構成するカバー部７２は、分解可能な二つのカバー部材である下カバー体７４および上カバー体７５によって構成されるものであるが、分解可能な三つ以上のカバー部材によって構成されてもよい。また、水栓本体５３の形状についても、特に限定されるものではなく、種々のデザインに対応して適宜の形状が採用される。また、水栓本体５３を構成する本体部７１は、同じく水栓本体５３を構成するカバー部７２と一体的に形成される部分であってもよい。

以上のように、本実施形態の電磁弁１を内蔵する自動水栓５１によれば、電磁弁１、ミキシングバルブ５５、発電機６４、センサ６１、制御部６３等の各種機能部を水栓本体に内蔵する構成において、装置のコンパクト化を実現することができる。すなわち、電磁弁１や発電機６４等の各種機能部を水栓本体に内蔵する構成は、各種機能部が水栓本体に対して外付けの構成との比較において水栓本体の部分の大型化が問題となるが、コンパクトな構成が実現可能な本実施形態の電磁弁１を採用することで、自動水栓５１の大型化を防止することができる。特に、自動水栓５１に内蔵される電磁弁１における主弁部２および電磁弁部３の共通の中心軸に対する垂直方向についての大型化を効果的に抑制することができる。

１ 電磁弁（主弁分離型電磁弁）
２ 主弁部
３ 電磁弁部
４ ダイヤフラム（主弁体）
８ 圧力室
９ 連通路
１１ プランジャ
１４ 電磁石
２０ パイロット室
２１ パイロットシート
２３ パイロット孔
２４ 二次側内部通水路
２５ 圧力通水路
２６ 一次側内部通路
３１ 第一通路部
３２ 第二通路部
３３ 第三通路部
４１ 一次側流路（一次側の流路）
４２ 二次側流路（二次側の流路）
４５ 通水路（主な通水路）
５１ 自動水栓
５３ 水栓本体
５４ 吐水口
５５ ミキシングバルブ（温調部）
５６ 給湯管
５８ 給水管
６０ 通水路
６１ センサ
６３ 制御部
６４ 発電機

Claims (2)

1. 変化する圧力の作用を受けて往復動作する主弁体を有し、該主弁体の往復動作によって主な通水路を開閉するとともに、前記圧力を前記主弁体に作用させるための圧力室と前記通水路における水が流入する側である一次側の流路とを連通させる連通路を形成する主弁部と、
   電磁石の磁力によって往復動作するプランジャを有し、該プランジャの往復動作によって前記圧力室と前記通水路における水が流出する側である二次側の流路とを連通させるパイロット通路の開閉を行う電磁弁部と、を備える主弁分離型電磁弁であって、
   前記主弁部および前記電磁弁部は、前記主弁体の往復方向に沿う前記主弁体の中心軸と、前記プランジャの往復方向に沿う前記プランジャの中心軸とが略同一直線上に位置するように構成され、
   前記パイロット通路は、前記プランジャの弁座部分が臨む空間であるパイロット室を形成するものであり、
   前記圧力室と前記パイロット室とを連通させる通路は、前記圧力室に連通するとともに鉛直方向に形成される第一通路部と、前記パイロット室に連通する第二通路部と、前記第一通路部および前記第二通路部を連通させるとともに前記第一通路部および前記第二通路部よりも十分に狭い第三通路部と、を有することを特徴とする主弁分離型電磁弁。
2. 請求項１に記載の主弁分離型電磁弁を備える自動水栓であって、
   吐水口を構成する水栓本体と、所定の経路を介して前記水栓本体に供給される湯および水の混合比を調整することで前記吐水口から吐出される湯水の温度を調整するための温調部と、前記通水路を流れる湯水の作用により発電する発電機と、前記吐水口から吐出される湯水を受ける対象物の存在を検知するためのセンサと、該センサからの出力信号に基づいて前記主弁分離型電磁弁の開閉を制御する制御部とを備え、
   前記主弁分離型電磁弁、前記温調部、前記発電機、前記センサ、前記制御部を、前記水栓本体に内蔵する自動水栓。

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