JP6355545B2 - 飲料供給装置の電磁弁 - Google Patents

Description

本発明は、ウォーターサーバ等の飲料供給装置の流路を開閉する電磁弁に関するものである。

飲料水を供給するウォーターサーバの吐水口の止水栓として、手動のコック式のものに替えて、利用者がスイッチを操作することによって作動する電磁弁が利用される場合が増えて来ている。飲料を扱うウォーターサーバの電磁弁としては、パイロット式に比較すると流路の構成が単純で、そのため殺菌またはクリーニングの容易な直動式のものが主に用いられている。また、直動式の中でも、電磁弁内を流通する飲料とプランジャの作動部とを隔離するダイヤフラム式のものが主に用いられている。

ウォーターサーバは、弁を含めた配管系を定期的に殺菌することが求められる場合があり、その場合、殺菌は、特許文献１に記載されているように、高温水を配管系に通水することにより行われる。但し、殺菌工程は、止水栓を閉じたまま実施されることが多く、その場合高温水はウォーターサーバ内の配管系を循環するが止水栓を通過しないので、高温水の通過しない止水栓の部分、通常は流出管路側は、近くまで流れ来る高温水の熱を金属製のパイプを介して伝熱させることにより高温にして殺菌している。但し、そのとき、止水栓内の高温水の通水されない部分に飲料水が残留していると、殺菌温度に到達するのに要する時間が相当に増大するという問題が生じる。

図６は、ウォーターサーバの止水栓として従来用いられている電磁弁２００の模式的な縦断面図であり、その電磁弁２００は、流入管路２１１、流出管路２１２、前記流入管路２１１の一端に設けられた弁口２１３、電磁コイル２１６、プランジャ２１７、弁体２１９、及びダイヤフラム２２１等を有している。この電磁弁２００では、ウォーターサーバが使用された後、弁口２１３が閉じられると、流入管路２１１側の領域Ｂに水が充満し、流出管路２１２側の領域Ｃに水が残留した。領域Ｂに充満する水は衛生上の問題を引き起こさないが、領域Ｃに残留する水は、殺菌用の高温水が領域Ｃを通過しないと、衛生上の問題を引き起こすかあるいはそうではなくとも殺菌に要する時間を長引かせる要因となった。これは、領域Ｃの残留水はその一端で外気に接するため浮遊菌の付着と増殖の可能性があるからである。

特開２００６−０２１７９３号公報

本発明は、上述の事情に鑑みて為されたものであって、殺菌を短時間で確実に行うことのできる飲料供給装置の電磁弁を提供することをその目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、飲料供給装置の電磁弁であって、電磁コイルの電磁力によって直線移動するプランジャと、前記プランジャの先端部に設けられた弁体であって、弁座に押し付けられることにより弁口を閉鎖する弁体と、前記プランジャの移動を案内するシリンダ部と、を具備しており、飲料供給装置において固定された該電磁弁の前記プランジャは、前記先端部がその反対側の基端部よりも下方に位置付けられていて、前記基端部が該電磁弁の流入口から離れる方向で鉛直軸線に対して傾斜しており、前記プランジャは、前記シリンダ部に嵌合することにより前記プランジャの移動速度を低下させるように働く拡径部を有する、飲料供給装置の電磁弁を提供する。

このように電磁弁を傾けることにより、流出管路内に液体飲料が残留しない構成が実現可能であるので、微生物が繁殖し難く且つ殺菌が容易で衛生的な電磁弁を実現することが可能になる。また、エア溜まりの発生し難い、あるいはエア溜まりが発生したとしても、その場所は、飲料液体の流通経路上あるいは流通経路に極めて近接した領域に限られるので、飲料液体が流通する度にその液体によってたまっていたエアを運び去ることのできる、電磁弁を実現することができる。これにより、殺菌すべき部位に対する伝熱上の障害もなく短時間で殺菌することができる電磁弁を提供することができる。

本発明では、前記シリンダ部に嵌合することにより前記プランジャの移動速度を低下させるように働く拡径部を前記プランジャが有してよい。プランジャの拡径部とシリンダ部の内部の空気とがエアダンパとして働いてプランジャの移動速度を低下させるので、特に閉弁時の利用者に対する液跳ねを防止することが可能になる。

本発明では、前記電磁弁は、前記シリンダ部と前記プランジャとの間の隙間に封入された粘性流体であって、前記拡径部と協働して前記プランジャの移動速度を低下させるように働く粘性流体を更に具備してよい。やはり、これにより、特に閉弁時の利用者に対する液跳ねを防止することが可能になる。

本発明では、前記弁体は、その先端に円錐状の突出部を有してよい。

本発明では、前記電磁弁は、その中を流通する液体を前記プランジャから隔離するダイヤフラムを有するダイヤフラム式の弁であってよい。

本発明はさらに、飲料供給装置の電磁弁であって、電磁コイルの電磁力によって直線移動するプランジャと、前記プランジャの先端部に設けられた弁体であって、弁座に押し付けられることにより弁口を閉鎖する弁体と、該電磁弁内を流通する液体を前記プランジャから隔離するダイヤフラムと、前記プランジャの移動を案内するシリンダ部と、を具備しており、前記飲料供給装置において固定された該電磁弁の前記プランジャは、前記先端部がその反対側の基端部よりも下方に位置付けられており、前記プランジャの中心軸線に関して該電磁弁の流入口に近い側のダイヤフラムの部分が遠い側のダイヤフラムの部分よりも上に位置するように前記ダイヤフラムが水平線に対して傾斜しており、前記プランジャは、前記シリンダ部に嵌合することにより前記プランジャの移動速度を低下させるように働く拡径部を有する、飲料供給装置の電磁弁を提供する。

本発明は、上述した飲料供給装置の電磁弁のいずれかを具備する飲料供給装置も提供し、その飲料供給装置では、前記電磁弁は流路の屈曲部に設けられている。

本発明では、前記電磁弁は外部への注水の制御に用いられてよい。

本発明の第１の実施形態による飲料供給装置の電磁弁の模式的縦断面図である。 本発明の第２の実施形態による飲料供給装置の電磁弁の模式的縦断面図である。 本発明の第３の実施形態による飲料供給装置の電磁弁の模式的縦断面図である。 本発明の第４の実施形態による飲料供給装置の電磁弁の模式的縦断面図である。 本発明の関連技術による、飲料供給装置の電磁弁の模式的縦断面図である。 従来型の、飲料供給装置の電磁弁の模式的縦断面図である。

本発明の実施形態による飲料供給装置の電磁弁を説明する前に、本発明の関連技術による飲料装置の電磁弁を、その模式的な縦断面図である図５を参照して説明する。

図５に示される電磁弁１００は、図６に示されるような従来型の電磁弁２００での流出管路側の残留水の発生を防ぐために考案されたものであり、流入管路１１１、流出管路１１２、前記流出管路１１２の一端に設けられた弁口１１３、電磁コイル１１６、プランジャ１１７、弁体１１９、及びダイヤフラム１２１等を有している。この電磁弁１００によると、弁口１１３が流出管路１１２の一端に設けられて、流出管路が下方に延びる構造となったので、流出管路側に残留水が生じることはなくなった。しかしながらこの電磁弁１００では、ウォーターサーバが使用されると、弁体１１９の上部の流路内の図５のＡで指示される領域に空気がたまったエア溜りが発生することが確認された。エア溜りは、そこで微生物が繁殖すること、及び殺菌すべき部位に対する伝熱上の障害になるので、やはり除去されることが望まれた。

次に、本発明の第１の実施形態による、飲料供給装置の電磁弁１を、その模式的な縦断面図である図１を参照して以下に説明する。この電磁弁１は、特に水の流通経路の向きが変化する箇所（流路の屈曲部）に取り付けることで残留水やエア溜まりを抑制することができ、特に飲料供給装置等の注水用に有効である。

最初に、本明細書における「飲料供給装置」について説明すると、この装置は、内部のタンク等に貯留された水あるいはお茶等の飲料用液体を、利用者による注水ボタン等の操作に応じて小出し供給する装置である。また、この装置は、机上或いは床上に設置されて用いられるものである。このような装置の例としては、特許文献１に記載されているようなウォーターサーバが挙げられ、本明細書でも飲料供給装置としてウォーターサーバを例に発明を説明する。

また、本発明は、飲料供給装置の電磁弁に関して技術的特徴を有するものであるので、本明細書では、飲料供給装置あるいはウォーターサーバについての詳しい説明及び図解は省略される。

第１の実施形態では、電磁弁１は、ウォーターサーバの止水栓として働くものであり、ウォーターサーバの吐水管路３０の末端部に取り付けられている。電磁弁１は、直動式のものであって、主要構成要素として、端部に流入口１１ａを有し略水平に延びる流入管路１１と、上端部に弁口１３と下端部に流出口１２ａを有してほぼ鉛直下方に延びる流出管路１２と、弁口１３を取り囲む弁座１４と、弁ハウジング１５と、電磁コイル１６と、電磁コイル１６の電磁力によって直線移動するプランジャ１７と、プランジャ１７の移動を案内する弁ハウジング１５のシリンダ部１８と、プランジャ１７の先端部に固定されたか又は一体に形成された弁体１９と、プランジャ１７の基端部側の端面を押圧するようにシリンダ部１８に収容された圧縮コイルスプリング２０と、流通する液体がプランジャ１７から隔離されるように弁体１９と弁ハウジング１５との間に延びる、本実施形態ではゴム製のダイヤフラム２１とを具備する。また、プランジャ１７の先端部は、その反対側の基端部よりも下方に位置している。

電磁弁１は上述したように構成されているので、電磁コイル１６が通電されていないときはスプリング２０の発生する力によって弁体１９が弁座１４に押し付けられて、弁口１３が閉鎖される。一方、ウォーターサーバの注水ボタン（図示せず）を利用者が操作することによって電磁コイル１６が通電されると、発生した電磁力がスプリング２０の力に打ち勝ってプランジャ１７及び従って弁体１９を弁座１４から持ち上げることにより弁口１３が開放されて飲用水が吐出される。

また、電磁弁１は、図１で示されるように、流入管路１１及び流出管路１２を除く各構成要素が、重力方向を示す鉛直軸線Ａｇ、又は水平軸線に対して斜めに方向付けられている。本実施形態では、プランジャ１７はその長手方向軸線Ａｐが鉛直軸線Ａｇから、図１における反時計回りで約２５°、即ち、プランジャ１７の基端部が流入口１１ａから離れる方向で約２５°傾けられており、同様に、弁体１９の弁座１４との接触面は水平軸線から、図１における反時計回りで約２５°傾けられている。

図１のウォーターサーバの吐水管路３０は、電磁弁１と接続される末端部は水平に延びている。したがって、その流入管路１１が吐水管路３０に接続された電磁弁１は、プランジャ１７及び弁体１９の接触面が、上述したのと同様に鉛直軸線Ａｇ又は水平軸線に対して図１の反時計回りで約２５°傾けられた状態でウォーターサーバに固定される。

なお、図１の電磁弁１は、その流入管路１１の先端部に形成された雌ねじ部と吐水管路３０の末端部の雄ねじ部とがネジ結合されることにより吐水管路３０に接続されて固定されている。代りに、その接続固定に、公知の他の様々な管継手あるいはフランジ継手を利用してもよいことは明らかであろう。

第１の実施形態では、電磁弁１が図１に示されるように傾けられて固定されているために、弁体１９より左側の領域が右側の領域よりも低くなる。その結果、弁口１３が閉じられたとき弁体１９の周囲に滞留する水の、弁体１９の少なくとも左側の領域にはエア溜まりは発生しない。一方、弁体１９の右側の領域にはエア溜まりが発生する可能性がある。但し、エア溜まりは、図１の電磁弁１で発生したとしても、その発生場所が水の流通経路上あるいは流通経路に極めて近接するので、水が流通する度に水によって運び去られ、また累積して拡大することはない。また勿論、流出管路１２内に水が残留することはない。

第１の実施形態では、吐水管路３０に固定された電磁弁１のプランジャ１７の鉛直軸線Ａｇからの傾斜角度θは約２５°に設定されているが、本発明においては、傾斜角度θは１０°〜４０°が好適な範囲であり、従って傾斜角度θが２５°以外の実施形態も勿論可能である。本発明においては、傾斜角度θは、電磁弁１の弁座１４、弁体１９、流入管路１１、流出管路１２、及びダイヤフラム２１等の構成要素の形状及び寸法並びにそれらの相互の位置関係に応じてその最適値が変わり得ることが理解されよう。

次に第２の実施形態による、飲料供給装置の電磁弁２について、図２を参照して説明する。この実施形態の電磁弁２は、プランジャ１７が拡径部２２を有すること、及び弁体１９が、弁座１４に接する側に円錐状の突出部２３を有することにおいて第１の実施形態の電磁弁１と異なっている。但し、その他の部分は第１の実施形態の電磁弁１と同様であるので、異なる部分についてのみ説明する。

図２に示される電磁弁２のプランジャ１７は、第１の実施形態のものと同様に、弁ハウジング１５のシリンダ部１８によって案内されるものであるが、その先端部と基端部の中間に直径の拡大した拡径部２２が形成されている。拡径部２２は、プランジャ１７の移動速度を低下させるように、即ち、シリンダ部内の空気と協働してエアダンパ機能を果たすように、その外径がシリンダ部１８の内径よりも僅かに小さく作られている。プランジャ１７の移動速度が低下することによって、特に閉弁時、即ち、プランジャ１７がスプリング２０に押されて移動して弁体１９が弁座１４を閉じるとき、流出管路１２内から押し出される水の速度が低下するので、利用者に対する液跳ねを防止することが可能になる。

また、弁体１９に形成された円錐状の突出部２３は、閉弁時に、その先端から弁口１３の中に進入するものである。円錐状の突出部２３を設けることにより、閉弁時における水の押出方向が変更されるとともに、押し出される水の量が減少し、その結果、液跳ねを防止することが可能になる。

次に第３の実施形態による、飲料供給装置の電磁弁３について、図３を参照して説明する。この実施形態の電磁弁３は、オイル等の粘性流体をシリンダ部１８に封入して、オイルダンパ機能をもたせたことにおいて第１の実施形態の電磁弁１と異なっている。但し、その他の部分は第１の実施形態の電磁弁１と同様であるので、異なる部分についてのみ説明する。

第３の実施形態の電磁弁３は、オイル等の粘性流体をシリンダ部１８内に封入するために、シリンダ部１８の出口近くにＯリング２４が配設されている。また、プランジャ１７は、第２の実施形態の場合と同様に拡径部２２を有している。但し、第３の実施形態のプランジャ１７の拡径部２２は、オイルの粘性を考慮して、シリンダ部１８との間の隙間が第２の実施形態の場合よりも大きくなるような寸法で作られている。

第３の実施形態の電磁弁３では、閉弁時に、プランジャ１７の拡径部２２の下側のシリンダ室内に在るオイルが、プランジャ１７が図３の下方へ移動する間に、前記隙間を通って拡径部２２の上側のシリンダ室内へ移動する際の粘性抵抗によってプランジャ１７の移動速度が減速させられる。その結果、第２の実施形態の場合と同様に、流出管路１２内から押し出される水の速度が低下するので、利用者に対する液跳ねを防止することが可能になる。

次に、第４の実施形態による、飲料供給装置の電磁弁４について、図４を参照して説明する。この電磁弁４は、前述の実施形態のものとは異なっていて、ダイヤフラムを有しないタイプのものである。しかしながら、その他の点においては第１の実施形態の電磁弁１と基本的には同様である。

第４の実施形態でも、電磁弁４は、そのプランジャ１７の長手方向軸線Ａｐが図４の反時計回りで重力方向を示す鉛直軸線Ａｇから約２５°傾けられてウォーターサーバの吐水管路３０に接続固定されているので、弁体１９より左側の領域が右側の領域よりも低くなる。その結果、閉弁されたとき弁体１９の周囲に滞留する水の、弁体１９の、図４の左側の領域にはエア溜まりは発生しない。一方、弁体１９の右側の領域にはエア溜まりが発生する可能性がある。但し、エア溜まりは、図４の電磁弁で発生したとしても、その発生場所が水の流通経路に近接しているので、水が流通する度に水によって運び去られ、また累積して拡大することはない。

図示しないが、第４の実施形態の電磁弁４の流入管路１１の直径を上側に大きくすることにより、弁体１９の右側の領域でのエア溜まりの発生を抑える実施形態も可能である。

やはり図示しないが、第４の実施形態の電磁弁４の弁体１９の右側の領域でのエア溜まりの発生を抑えるために、その領域の空隙を埋めるように弁ハウジング１５の肉厚を内側に増大させた実施形態も可能である。

また、第４の実施形態の電磁弁４に対して、前述の第２の実施形態で説明した、プランジャ１７の拡径部２２及び弁体１９の円錐状の突出部２３という特徴、並びに第３の実施形態で説明したオイルダンパ機能という特徴を、単独であるいは場合によっては組合せて付加した実施形態も可能である。

１ 電磁弁
１１ 流入管路
１２ 流出管路
１３ 弁口
１４ 弁座
１６ 電磁コイル
１７ プランジャ
１８ シリンダ部
１９ 弁体
２０ 圧縮コイルスプリング
２１ ダイヤフラム
３０ 吐水管路

Claims (7)

1. 飲料供給装置の電磁弁であって、
   電磁コイルの電磁力によって直線移動するプランジャと、
   前記プランジャの先端部に設けられた弁体であって、弁座に押し付けられることにより弁口を閉鎖する弁体と、
   前記プランジャの移動を案内するシリンダ部と、を具備しており、
   前記飲料供給装置において固定された該電磁弁の前記プランジャは、前記先端部がその反対側の基端部よりも下方に位置付けられていて、前記基端部が該電磁弁の流入口から離れる方向で鉛直軸線に対して傾斜しており、
   前記プランジャは、前記シリンダ部に嵌合することにより前記プランジャの移動速度を低下させるように働く拡径部を有する、飲料供給装置の電磁弁。
2. 前記シリンダ部と前記プランジャとの間の隙間に封入された粘性流体であって、前記拡径部と協働して前記プランジャの移動速度を低下させるように働く粘性流体を更に具備する、請求項１に記載の飲料供給装置の電磁弁。
3. 前記弁体が、その先端に円錐状の突出部を有する、請求項１又は２に記載の飲料供給装置の電磁弁。
4. 該電磁弁内を流通する液体を前記プランジャから隔離するダイヤフラムを有するダイヤフラム式の弁である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の飲料供給装置の電磁弁。
5. 飲料供給装置の電磁弁であって、
   電磁コイルの電磁力によって直線移動するプランジャと、
   前記プランジャの先端部に設けられた弁体であって、弁座に押し付けられることにより弁口を閉鎖する弁体と、
   該電磁弁内を流通する液体を前記プランジャから隔離するダイヤフラムと、
   前記プランジャの移動を案内するシリンダ部と、を具備しており、
   前記飲料供給装置において固定された該電磁弁の前記プランジャは、前記先端部がその反対側の基端部よりも下方に位置付けられており、
   前記プランジャの中心軸線に関して該電磁弁の流入口に近い側のダイヤフラムの部分が遠い側のダイヤフラムの部分よりも上に位置するように前記ダイヤフラムが水平線に対して傾斜しており、
   前記プランジャは、前記シリンダ部に嵌合することにより前記プランジャの移動速度を低下させるように働く拡径部を有する、飲料供給装置の電磁弁。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載された、飲料供給装置の電磁弁、を具備する飲料供給装置であって、
   前記電磁弁が流路の屈曲部に設けられている、飲料供給装置。
7. 前記電磁弁が外部への注水の制御に用いられる、請求項６に記載の飲料供給装置。

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