JP6247097B2

JP6247097B2 - ウォータサーバ用電磁弁

Info

Publication number: JP6247097B2
Application number: JP2014000835A
Authority: JP
Inventors: 池田　英生; 英生池田; 竹志船橋
Original assignee: TGK Co Ltd; Purpose Co Ltd
Current assignee: TGK Co Ltd; Purpose Co Ltd
Priority date: 2014-01-07
Filing date: 2014-01-07
Publication date: 2017-12-13
Anticipated expiration: 2034-01-07
Also published as: CN104763837A; KR20150082117A; JP2015129541A

Description

本発明は、ウォータサーバへの設置に好適な電磁弁に関する。

近年、事業所のみならず、一般家庭においてもウォータサーバが普及しつつある。ウォータサーバには、ミネラルウォータを封入したボトルが給水源として交換可能に装着される。ボトルから供給される水は、冷水タンク（貯水タンク）に貯留されて冷水状態に維持される。あるいは、温水タンク（貯水タンク）に貯留されて温水状態に維持される（例えば、特許文献１参照）。このようなウォータサーバには一般に、ユーザが水を受ける給水口と貯水タンクとをつなぐ給水路に電磁弁が設けられる。ユーザが給水スイッチを押すことによりその電磁弁が開かれ、貯水タンクの水が飲用水として供給される。

特開２０１３−１７７２０７号公報

ところで、このようなウォータサーバの製品出荷に際しては出荷前検査が行われるが、その際、実際にボトルが取り付けられ、電磁弁が作動して飲料水が正常に供給されることが確認される。検査にパスしたウォータサーバは、ボトルが取り外され、タンクおよび給水路の水を排水した後に出荷される。この排水は、例えば給水路あるいは電磁弁に設けられた水抜き栓を開くことにより行われる。

しかしながら、電磁弁の設置姿勢によってはそのボディの隅部に水が残留し、その残留水が腐食して衛生面の問題を生じさせる可能性がある。特に、ミネラルウォータには消毒のための塩素等が添加されていないため、残留水による雑菌（微生物）の増殖や異臭の発生が懸念される。このため、残留水を極力少なくする必要がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、ウォータサーバ用電磁弁として衛生面を良好に保持可能な構造を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の電磁弁は、ウォータサーバに設置されて給水源と給水口とをつなぐ給水路を開閉するための電磁弁であって、給水源からの水を導入する導入ポートと、給水口へ向けて水を導出する導出ポートと、導入ポートと導出ポートとをつなぐ内部通路とを有し、内部通路の中間に弁孔が形成され、弁孔の上流側に弁室が形成されたボディと、弁室に配置され、弁孔に接離して弁部を開閉する弁体と、弁体を弁部の開閉方向に駆動するソレノイドと、を備える。ボディには弁孔と異なる位置に排水時に開放可能な出水口が設けられ、弁室の底面が、出水口に向かって重力方向下方に傾斜する傾斜面とされている。

この態様によると、ボディの底面が弁室から出水口に向けて下方に傾斜する傾斜面となっているため、弁室内の水抜きを行った場合に底部に残留しようとする水を積極的に出水口へ導いて排出することができる。仮に、当該電磁弁がウォータサーバに設置された際に微少な傾きが生じたとしても、その傾斜面により出水口の位置を常に低位置に保持することができるため、その出水口に向けて水を導出することが可能となる。その結果、水抜き時の残水による雑菌の増殖や異臭の発生を防止又は抑制することができ、より衛生面に優れた電磁弁ひいてはウォータサーバを提供することが可能となる。

本発明によれば、ウォータサーバ用電磁弁として衛生面を良好に保持可能な構造を提供することができる。

実施形態に係る電磁弁の全体構成を表す正面図である。図１のＡ−Ａ矢視断面図である。実施形態による効果を表す図である。変形例に係る電磁弁の構成を表す図である。変形例に係る電磁弁の構成を表す図である。変形例に係る電磁弁の構成を表す図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、実施形態に係る電磁弁の全体構成を表す正面図である。図２は、図１のＡ−Ａ矢視断面図である。

図１に示すように、電磁弁１は、弁機構を有する弁本体２と、駆動部であるソレノイド４とを一体に組み付けて構成されている。電磁弁１は、図示しないウォータサーバ内に設置され、そのウォータサーバの貯水タンク（冷水タンクや温水タンク）と給水口とをつなぐ給水路を開閉する。ユーザが図示しない給水スイッチを押すと、電磁弁１が通電されて開弁し、貯水タンク内の水（ミネラルウォータ）が給水口に供給される。ユーザは、その給水口の下方にコップ等を置くことにより冷水又は温水を得ることができる。電磁弁１は、非通電時に弁部を閉じた状態に保つ常閉弁である。なお、ウォータサーバの全体構成については、例えば上記特許文献１の構成を採用することができるため、その詳細な説明を省略する。

図２に示すように、弁本体２は、樹脂材を成形して得られたボディ５を有する。ボディ５は、段付円筒状の本体６と、本体６の側部に連設された導入管部８と、本体６の下方に連設された導出管部１０とを有する。ボディ５は、本体６の上端開口部にソレノイド４が組み付けられることにより上方から封止されている。

導入管部８は、本体６の軸線に対して直角方向に延在している。導出管部１０は、本体６と同軸状に延在している。導入管部８の開口端部は、上流側にある図示しない貯水タンクから水を導入する導入ポート７として機能する。一方、導出管部１０の開口端部は、下流側にある図示しない給水口へ向けて水を導出する導出ポート９として機能する。

導出管部１０の上端部には、本体６の内方に同心状に延出する円ボス部１２が設けられている。円ボス部１２の上端面は、導入管部８の軸線近傍に位置する。導入管部８に導入された水は、円ボス部１２の周囲を回り込むようにして本体６に流入する。円ボス部１２の内周部により弁孔１４が形成され、その上流側開口端部に弁座１６が形成されている。弁座１６は、弁孔１４の軸線に対して垂直となる円ボス部１２の上面からなる。円ボス部１２を取り囲む空間が弁室１８を形成する。弁室１８は、上流側にて導入ポート７と連通し、下流側にて弁孔１４を介して導出ポート９と連通する。すなわち、ボディ５には、導入ポート７、弁室１８、弁孔１４および導出ポート９をつなぐ内部通路２０が形成される。この内部通路２０は、貯水タンクと給水口とをつなぐ給水路を形成する。

弁室１８には弁体２２が配設されている。弁体２２は、弁座１６に着脱して主弁２４（弁部）を開閉する。主弁２４が開閉されることにより、貯水タンクと給水口とをつなぐ給水路が開放又は遮断される。弁体２２は、弾性体（本実施形態ではゴム）からなり、ソレノイド４の後述するプランジャ２６の一端に装着されている。

一方、ソレノイド４は、ボディ５の上端開口部を封止するように取り付けられた有底段付円筒状のスリーブ２８を備える。スリーブ２８は非磁性であり、その内方に円柱状のプランジャ２６が摺動可能に支持されている。スリーブ２８の外周部には軸方向に沿って上コア３０および下コア３２が設けられ、さらにその径方向外側にはボビン３４が設けられている。ボビン３４には電磁コイル３６が巻回されている。上コア３０と下コア３２とは軸方向に分離されている。そして、電磁コイル３６を外部から覆うようにケース３８が設けられている（図１参照）。これらケース３８、下コア３２、プランジャ２６、および上コア３０によりソレノイド４の磁気回路が形成される。

スリーブ２８は、その下端部がＯリング４０（「シール部材」として機能する）を介してボディ５に固定されている。弁体２２は、プランジャ２６の下端部に嵌合され、プランジャ２６と一体的に動作する。スリーブ２８の底部とプランジャ２６との間には、プランジャ２６を介して弁体２２を閉弁方向に付勢するスプリング４２（「付勢部材」に該当する）が介装されている。

プランジャ２６の下端部には、凹溝が環状に周設されることにより嵌合部４４が形成されている。一方、弁体２２の上面中央には、嵌合部４４とほぼ相補形状の嵌合凹部４６が形成されている。弁体２２は、嵌合凹部４６を嵌合部４４に嵌着させることにより、プランジャ２６と一体化されている。ただし、嵌合凹部４６と嵌合部４４とが遊嵌されているため、弁体２２はプランジャ２６に対して微少量傾動することができる。また、この傾動を容易にするために、嵌合部４４の先端面（プランジャ２６の下端面）が曲面（Ｒ形状）とされている。これにより、プランジャ２６の軸線と弁孔１４の軸線とが多少ずれたとしても、弁体２２が弁座１６にしっかりと着座することができる。すなわち、嵌合凹部４６と嵌合部４４との間の遊びが、主弁２４の閉弁時に弁体２２と弁孔１４との軸線を自律的に合わせる（あるいは平行にする）自律調整構造として機能する。

また、プランジャ２６には、その片側面が軸線に平行に切り欠かれたいわゆるＤカットが施されており、断面が非円形（軸中心に対して点対称ではない）とされている。これにより、その切り欠きが設けられた側の切欠面４８とその反対側面５０との径方向の磁気ギャップを異ならせている。このような構成により、ソレノイド４が通電されると、プランジャ２６は、スリーブ２８との磁気ギャップが小さい側である反対側面５０が径方向により強く吸引されるようになる。すなわち、プランジャ２６を径方向に片寄せすることができる。それにより、主弁２４の開弁時にプランジャ２６がスリーブ２８内で作動する際に径方向にガタつくことを抑制し、その作動音の低減を図っている。

以上の構成において、ソレノイド４がオフにされた状態（非通電状態）では、主弁２４が閉じて給水路を遮断する。すなわち、ソレノイド力が作用しないため、スプリング４２によって弁体２２が閉弁方向に付勢され、主弁２４が閉弁状態となる。一方、ソレノイド４がオンにされた状態（通電状態）では、主弁２４が開いて給水路を開放する。すなわち、ソレノイド力が作用するため、スプリング４２の付勢力に抗して弁体２２が開弁方向に駆動され、主弁２４が開弁状態となる。すなわち、ユーザが図示しない給水スイッチを押すことにより、貯留タンクの水が給水口に供給されるようになる。

次に、本実施形態における電磁弁の排水構造について詳細に説明する。
導入管部８には、弁室１８に溜まった水を排水するための水抜き栓５２が設けられている。すなわち、導入管部８の軸線方向中間部に水抜管部５４が下方に延設され、その水抜管部５４には水抜き栓５２が着脱可能に取り付けられる。水抜管部５４の上端開口部が、内部通路２０に連通する出水口５６となっている。出水口５６の下方はテーパ面５８を介して拡径されており、水抜管部５４の下半部には雌ねじ部６０が形成されている。

一方、水抜き栓５２は、有底段付円筒状をなし、その上端部（上底部）が栓体６２を形成している。栓体６２の外周面にはＯリング６４（「シール部材」として機能する）が嵌着されている。栓体６２の下方には、水抜き栓５２の内外を連通させる連通孔６６が設けられている。水抜き栓５２における連通孔６６の下方の外周面には、雌ねじ部６０と螺合可能な雄ねじ部６８が形成されている。

このような構成により、水抜き栓５２を水抜管部５４に螺入して締結することにより出水口５６を閉じることができる。このとき、栓体６２が上死点に到達してＯリング６４がテーパ面５８に密着することによりシール性が確保される。逆に、水抜き栓５２の締結を緩めることにより、栓体６２を出水口５６から離間させ、出水口５６を開くことができる。このとき、出水口５６から導出された水は、水抜き栓５２の連通孔６６および内部通路７０を通って外部に排出される。

そして特に、ボディ５の底面が弁室１８から出水口５６に向けて重力方向下方に傾斜する傾斜面７２となっている。本実施形態では、傾斜面７２の傾斜角度を水平面に対して１０度程度に設定しているが、これと異なる角度を設定してもよい。傾斜面７２は、円ボス部１２の周囲にも連続するように形成されているため、弁室１８において導入管部８の反対側奥方ほど底面の位置が高くなっている。傾斜面７２から隆起する円ボス部１２の高さは、導入管部８側に向かうほど高くなっている。

このような構成により、水抜き栓５２を開いて水抜きを行った場合に、弁室１８の底部に残留しようとする水を積極的に出水口５６へ導いて排出することができる。仮に、図示しないウォータサーバに設置された電磁弁１に誤差範囲の傾きが生じたとしても、傾斜面７２が十分な傾斜角度を有するため、弁室１８の奥方や隅部に水を滞留させることなく、排出することができる。

すなわち、ウォータサーバに電磁弁１を固定した際、導入管部８を水平にレイアウトしたつもりでも、電磁弁１の部品寸法公差のバラツキ、電磁弁１と上流側配管との継ぎ手のガタつき、ウォータサーバの傾き、ウォータサーバの設置場所の傾き等により電磁弁１が微妙に傾く場合が想定される。このような場合であっても、出水口５６の位置を低位置に保持することができ、その出水口５６に向けて水を導出することが可能となる。その結果、水抜き時の残水による雑菌の増殖や異臭の発生を防止し、より衛生面に優れたウォータサーバを提供することが可能となる。ただし、傾斜面７２の傾斜角度が大き過ぎると、弁室１８を容積を十分に確保できない可能性もある。このため、傾斜面７２の傾斜角度は、上述した電磁弁１の傾きの要因から推定される角度よりも大きく、かつ弁室１８の容積を確保できる程度に設定することが好ましい。

また、本実施形態では上述のように、プランジャ２６にＤカットによる切欠面４８を設け、スリーブ２８との間に間隙通路７４を形成するようにした。この間隙通路７４は、スリーブ２８の背圧室７６と弁室１８との間の通気通路として機能することができる。このため、弁室１８における水と空気との置換を良好に行うことができ、その結果、水の排出を促進することができる。なお、Ｄカット（切り欠き）の大きさについては、通気通路を機能させるのに十分であり、かつプランジャ２６に作用する磁気吸引力を径方向片側に偏らせることが可能な程度であればよい。また、このような機能を発揮できれば、Ｄカットに限らず、他の切り欠き構造を採用してもよい。

図３は、実施形態による効果を表す図である。（Ａ）は実施形態の効果を示し、（Ｂ）は比較例の効果を示す。各図には、貯水タンクにつながる上流側配管と電磁弁とが接続されたときに、導入管部８が水平面（二点鎖線参照）に対して微少角度（図示の例では５度）傾いた様子が示されている。

本実施形態では図３（Ａ）に示すように、導入管部８に上流側配管８０の先端が挿通され、両者の端部が組み合わされてクリップ８２により固定される。上流側配管８０の先端部の外周面には、シール用のＯリング８４が嵌着されている。この場合に仮に図示のように、電磁弁１が水平面に対して傾いたとしても、傾斜面７２が全体として出水口５６よりも高い位置にある。このため、水抜き栓５２を開いて水抜きを行う際には、傾斜面７２に沿って水を下方に導き、出水口５６から排出することができる。すなわち、弁室１８に水を滞留させることなく、確実に排出することができる。

これに対し、図３（Ｂ）に示す比較例のように、ボディ１０５の底面が傾斜面とされていない場合、水抜き栓５２を開いても弁室１８の奥方に残留水が溜まる。このため、その残留水が腐食して雑菌が増殖したり、それによって異臭が発生するといった問題が発生する虞がある。言い換えれば、本実施形態のようにボディ５の底面を傾斜面としたことにより、このような問題の発生を防止することが可能となる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はその特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。図４〜図６は、変形例に係る電磁弁の構成を表す図である。各図において、上記実施形態と同様の構成については同一の符号を付している。

（第１変形例）
図４は、第１変形例に係る電磁弁の全体構成を示す断面図である。本変形例においては、上記実施形態のような水抜き栓５２は設けられていないが、ボディ２０５の底面が、弁室１８から導入ポート７に向けて傾斜する傾斜面２７２となっている。このような構成により、弁室１８の水を導入管部８の開口部に導くことができる。本変形例では、この開口部が「出水口」として機能する。このため、図３に示したように導入管部８と上流側配管８０とが接続されている場合、クリップ８２を外して両者の接続を解除すれば、弁室１８の水を確実に排出することが可能となる。

（第２変形例）
図５（Ａ）は第２変形例に係る電磁弁の正面図であり、図５（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。本変形例においては、上記実施形態の構成に加え、傾斜面７２の重力方向下方（幅方向中央）に凹状のガイド溝３２０が形成されている。ガイド溝３２０は、導入管部３０８の管路の半径よりも小さな幅を有し、円ボス部１２よりも導入ポート７側にて導入管部３０８の長手方向に延在している。なお、図示の例では、ガイド溝３２０が出水口５６よりも導入ポート７側にまで延在する構成が例示されているが、出水口５６までのみ設けるようにしてもよい。つまり、出水口５６よりも導入ポート７側には、凹状溝を設けなくてもよい。このように弁室１８の底面にガイド溝３２０を設けたことにより、仮に弁室１８の底面に水が表面張力で留まろうとしても、そのガイド溝３２０を伝わせるようにして出水口５６へ誘導することができる。

（第３変形例）
図６（Ａ）は第３変形例に係る電磁弁の正面図であり、図６（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。本変形例においては、上記実施形態の構成に加え、傾斜面７２の重力方向下方（幅方向中央）に凸状のリブ４２０が形成されている。リブ４２０は、導入管部４０８の管路の半径よりも小さな幅を有し、円ボス部１２よりも導入ポート７側にて導入管部４０８の長手方向に延在している。なお、図示の例では、リブ４２０が出水口５６よりも導入ポート７側にまで延在する構成が例示されているが、出水口５６までのみ設けるようにしてもよい。つまり、出水口５６よりも導入ポート７側には、リブを設けなくてもよい。このように弁室１８の底面にリブ４２０を設けたことにより、そのリブ４２０の側面を伝わせるようにして出水口５６へ誘導することができる。

なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。

１電磁弁、２弁本体、４ソレノイド、５ボディ、６本体、７導入ポート、８導入管部、９導出ポート、１０導出管部、１４弁孔、１６弁座、１８弁室、２０内部通路、２２弁体、２４主弁、２６プランジャ、２８スリーブ、４８切欠面、５２水抜き栓、５４水抜管部、５６出水口、５８テーパ面、６２栓体、７２傾斜面、８０上流側配管、８２クリップ、２０５ボディ、２７２傾斜面、３０８導入管部、３２０ガイド溝、４０８導入管部、４２０リブ。

Claims

ウォータサーバに設置されて給水源と給水口とをつなぐ給水路を開閉するための電磁弁であって、
前記給水源からの水を導入する導入ポートと、前記給水口へ向けて水を導出する導出ポートと、前記導入ポートと前記導出ポートとをつなぐ内部通路とを有し、前記内部通路の中間に弁孔が形成され、前記弁孔の上流側に弁室が形成されたボディと、
前記弁室に配置され、前記弁孔に接離して弁部を開閉する弁体と、
前記弁体を前記弁部の開閉方向に駆動するソレノイドと、
を備え、
前記弁室にて隆起した部分の上端面に弁座が設けられ、
前記隆起した部分の内周部により前記弁孔が形成され、
前記弁体が前記弁座に着脱することにより前記弁部を開閉し、
前記ボディには、前記弁孔の上流側の位置に排水時に開放可能な出水口が設けられ、
前記弁室の底面が、前記出水口に向かって重力方向下方に傾斜する傾斜面とされ、
前記傾斜面が前記隆起した部分の周囲に連続することを特徴とする電磁弁。
前記出水口を開閉可能な水抜き栓を備えることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
前記ボディは、
前記弁室を画定する筒状の本体と、
前記本体の側方に連設され、その開口端部に前記導入ポートを有する導入管部と、
前記本体の下方に同軸状に連設され、その内方に前記弁孔が形成され、開口端部に前記導出ポートを有する導出管部と、
を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の電磁弁。
前記傾斜面に前記弁室から前記出水口へ向けて延在するように凹設され、前記弁室内の水を前記出水口へ誘導するためのガイド溝が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電磁弁。
前記傾斜面に前記弁室から前記出水口へ向けて延在するように突設され、前記弁室内の水を前記出水口へ誘導するためのリブが設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電磁弁。
前記ソレノイドは、
前記ボディに対して固定された非磁性のスリーブと、
前記スリーブに固定されるコアと、
前記スリーブに収容されて摺動可能に支持され、その下端部に前記弁体が一体に設けられたプランジャと、
を含み、
前記プランジャの片側面に前記スリーブの内周面との間に間隙通路を形成するための切欠面が形成され、前記切欠面とその反対側面との磁気ギャップが相異するように構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電磁弁。