JPWO2014136345A1 - ウォーターサーバー - Google Patents

Abstract

原水容器内の飲料水が落水経路を通じて一時タンクへ重力送水されるウォーターサーバーにおいて、原水容器内の負圧と落水圧力の釣り合いを防止する。原水容器（１０）の栓部（１４）を突き抜く突刺し棒（２１）の内部を、原水容器（１０）内に通じる通水路（２２）と通気路（２３）とに分割し、通気路（２３）を、通水路（２２）の始端口（２４）よりも小さな始端口（２５）から通水路（２２）と別系統で一時タンク（３０）内に至るようにし、フロート弁（４０）で通気路（２３）を開閉する。フロート弁（４０）の弁体（４４）と、一時タンク（３０）の水面に浮かぶフロート（４３）とを連結する。オーバーシュートで原水容器（１０）内に負圧が発生して、弁体（４４）が弁ケース管部（４２）内で空気によって上昇させられようとしたとき、フロート（４３）の重量によって弁体（４４）が一時タンク（３０）内の水位変動に強制的に連動させられるようにする。

Description

この発明は、ミネラルウォーター等の飲料水を充填した交換式の原水容器から飲料水を供給するウォーターサーバーに関する。

従来、主にオフィスや病院などでウォーターサーバーが利用されてきたが、近年、水の安全や健康への関心の高まりから、一般家庭にもウォーターサーバーが普及しつつある。一般に、ウォーターサーバーは、原水容器内の飲料水を一時タンクへ供給し、一時タンク内で飲料水の温度を調節することができるようになっている。一時タンクには、外部に注出する飲料注出路が接続され、ユーザのレバー操作やコック操作によって一時タンクと飲料注出路の境界となる弁が開き、温度調節された飲料水をコップ等へ注ぐことができるようになっている。

中でも、原水容器を一時タンクよりも高所に載置する方式のウォーターサーバーでは、原水容器内の飲料水が落水経路を通って重力送水されるようになっている。落水経路は、突刺し棒を有する。突刺し棒は、容器口を下向きにした原水容器の栓部を突き抜くようになっている。落水経路から出た飲料水は、一時タンク内へ落下する。一時タンク内の水位制御のため、落水経路からの給水を自動的に停止するフロート弁が設けられている。このフロート弁の弁体とフロートは、互いの大きさが相当に異なり、求める寸法精度も大きく異なるので、別部品として製造されている。弁体は、フロートと非連結で、落水経路の弁ケース管部内の弁座と、フロートとの間を自由に移動可能な遊動弁体として構成されている。フロート弁の材料としては、人体への無害性、耐腐食性等に優れた合成樹脂、シリコン樹脂、ゴム等が採用されている。

近年では、容量可変容器体の内部に飲料水を入れた原水容器が採用されるようになってきた。この容量可変容器体は、残水量の減少に伴って大気圧に押され、自然に収縮するようになっている。原水容器が容量可変といえども、その自然収縮には限界がある。限界に達しても、落水経路を飲料水が流下しようとする圧力（落水圧力）によってオーバーシュートが生じるため、原水容器が一時的に自然収縮の限界を超えて収縮する。その後、原水容器の自己復元力によって容積が少し回復するため、原水容器内が大気圧に対して負圧になる。負圧になった原水容器は、落水経路を介して連通している一時タンク内の空気を吸い込もうとする。落水圧力と負圧が釣り合っている場合、落水経路から落水しないため、原水容器が空気を吸い込めず、負圧が解消されないため、重力送水が止まってしまう。

本願出願人は、原水容器内の負圧と落水圧力が釣り合って落水が止まったとき、落水経路を分割した通気路から一時タンク内の空気を吸い込み易くする技術を考案している（下記特許文献１）。

特開２０１０−２２８８０７号公報

しかしながら、特許文献１に開示のウォーターサーバーにおいても、原水容器内に飲料水が残ったまま落水が止まる現象が偶に発生した。すなわち、長期に少しずつ落水させるような飲料水の使用状況や、原水容器の収縮具合の個体差や、外気温の変化によって、オーバーシュートによる負圧が想定よりも小さく発生し、落水圧力と釣り合い状態になってしまう場合があった。この場合、使用者が原水容器の上から手で押して圧力をかけ、人為的に更なる容器収縮を作り出し、その後、原水容器内に十分な負圧を発生させることによって空気の吸い込みを促す必要があった。

上述の収縮具合の個体差を防止するため、原水容器の側壁部に蛇腹状や斜線状の折り目を付けておき、折り目に従った規則的な収縮を設計することにより、安定的な負圧を得ようとする技術も存在する。

しかし、折り目を付けたとしても、原水容器を載置する作業者の持ち方不良で折り目を変形させたり、原水容器が傾いて載置されたりすること等によって設計通りの収縮変形を起こさないことがあり、発生する負圧のばらつきを全面的に解消することはできない。

そこで、この発明が解決しようとする課題は、原水容器内の飲料水が落水経路を通じて一時タンクへ重力送水されるウォーターサーバーにおいて、原水容器内の負圧と落水圧力の釣り合いを防止することにある。

上記の課題を解決するため、本願発明者は、落水経路の通水量を大きくし、これにより、原水容器が収縮限界に達した際のオーバーシュートを大きくして、上述の個体差等を問わず、落水圧力よりも大きな負圧を確実に発生させることを検討した。

ところが、負圧が大き過ぎる場合でも、飲料水が落水経路から落下しなくなる現象が起こることを発見した。この原因を解析したところ、この現象に至るプロセスは、発生した負圧が小さ過ぎて落水圧力と釣り合う従来例の場合と異なっていた。すなわち、遊動弁体が移動する弁ケース管部の内径は、一般に、７ｍｍ以下である。遊動弁体は、合成樹脂、シリコン樹脂のような比重の軽い材料で形成され、その直径は、一般に、５ｍｍ程度である。フロート弁の開弁中、一時タンクからの空気吸い上げに至る直前の時期、弁ケース管部内にも飲料水が充満している。この状態で負圧になった原水容器は、その充満している飲料水ごと空気を吸い込もうとする。その空気は、遊動弁体を取り囲むように満ちている飲料水の表面張力の影響で、遊動弁体と弁ケース管部の内周壁面間を気泡として通過することができない。このため、大きな負圧が発生すると、飲料水が遊動弁体を含んだまま空気によって弁ケース管部内を上流側へ移動させられる。その結果、遊動弁体は、これを非連結に支持するフロートから離れて弁座まで到達し、フロート弁が不正な閉弁状態にロックされ、原水容器が空気を吸い込めなくなってしまうのである。

このロック現象を防ぐ対策として、本願発明者は、先ず、遊動弁体を重くすることを検討した。すなわち、大きな負圧が生じたとき、遊動弁体の自重によって弁ケース管部内の飲料水の表面張力に勝り、遊動弁体がフロートから離れない状態を維持可能か検討した。具体的には、高比重金属と呼ばれる先端素材の採用で遊動弁体を重くすることを試みたが、遊動弁体があまりに小さく、安定的な効果を得ることができなかった。

そこで、この発明は、交換式の原水容器内の飲料水が落水経路を経て重力送水される一時タンクと、前記落水経路からの給水を自動的に停止するフロート弁とを備え、前記フロート弁が、前記一時タンクの水面に浮かぶフロートと、前記落水経路の弁ケース管部内で移動させられる弁体とを有し、前記原水容器が、残水量の減少に伴って自然に収縮し、自己復元力によって前記一時タンク内の空気を吸い込もうとするウォーターサーバーにおいて、前記フロートと前記弁体が連結されており、前記フロートの重量によって前記弁体が前記一時タンク内の水位変動に強制的に連動させられる構成を採用することにした。

すなわち、原水容器内に発生させる負圧を落水圧力よりも十分に大きく設定すると、一時タンク内から吸い込まれる空気は、弁ケース管部内に充満している飲料水ごと弁体を上流側へ移動させようとする。このとき、弁体と連結されているフロートも上昇させようとするため、フロートの重量を利用して、弁体を下流側へ引っ張ることができる。フロートの体積を一時タンク内で大きく取れるため、その引っ張り力は、弁ケース管部内で弁体を囲む飲料水の表面張力に勝る大きさで発生させることができる。このようにしておけば、フロートの重量によって弁体が一時タンク内の水位変動に強制的に連動させられるので、フロート弁が不正な閉弁状態にロックされる心配はない。したがって、飲料水の使用状況、原水容器の個体差等を見越して原水容器内に十分な負圧が発生するように設定し、この負圧と落水圧力との釣り合いを防止することができる。

例えば、前記落水経路として、特許文献１に開示のものを採用することが好ましい。すなわち、落水経路が、前記原水容器の栓部を突き抜く突刺し棒を有する。突刺し棒の内部が、原水容器内に通じる通水路と通気路とに分割されている。通気路が、通水路の始端口よりも小さい始端口を有し、かつ自己の始端口から通水路と別系統で一時タンク内に至る。この落水経路を採用する場合、一時タンク内の水位を制御するため、通気路の開閉、通水路の開閉をバルブで行うことが必要になる。開弁状態で負圧と落水圧力が釣り合っているとき、通気路は、釣り合いの自然解消を促進する。これは、比較的小さな始端口をもった通気路と原水容器間で圧力変動が生じ易く、この圧力変動によって負圧との間に僅かな圧力バランスの崩れが生じ、通気路内の飲料水が一時タンク内へ落ち、一時タンク内の空気が通気路に流入し、通気路の始端口から気泡となって原水容器内に至り、負圧を解消するため、と考えられる。
この発明では、前述の強制連動を要するような大きな負圧を誘発させるので、負圧の発生当初に落水圧力と釣り合う心配はないが、負圧になった原水容器による空気の吸い込みが進むに連れて負圧が徐々に小さくなり、その空気の吸い込みも次第に穏やかになる。特に穏やかになる負圧の解消間際に偶々、落水圧力と釣り合ってしまう可能性を完全に排除することはできない。
この発明に係るフロート弁が通気路を開閉するようにしておけば、負圧解消途中で偶々、釣り合い状態になったとしても、通気路と原水容器間の圧力バランスの崩れによる自然解消を期待することができる。したがって、負圧発生当初から負圧解消まで、原水容器内の負圧と落水圧力の釣り合いを防止することができる。

前記通水路を開閉する第二弁が、前記一時タンク内の水面に浮かぶ第二フロートと、当該通水路内で移動させられる第二弁体とを有し、前記第二弁体が、前記第二フロートと非連結の遊動弁体からなるようにしてもよい。この場合、第二弁は、第二弁体と第二フロートの連結がなくて比較的単純な構造にすることができる。

前記弁体と前記フロートの連結構造は特に限定されない。例えば、前記フロートが前記一時タンクに水平軸を中心として揺動自在に支持されている前記フロート弁にする場合、揺動するフロートに対して前記弁ケース管部に規制された弁体が傾くように連結されていると、フロートが一時タンク内の水位変動に応じて揺動しても、弁体が弁ケース管部内で昇降することができる。

上述のように、この発明は、原水容器内の飲料水が落水経路を通じて一時タンクへ重力送水されるウォーターサーバーにおいて、上記構成を採用したことにより、飲料水の使用状況、原水容器の個体差等を見越して原水容器内に十分な負圧が発生するように設定し、この負圧と落水圧力との釣り合いを防止することができる。

この発明の第一実施形態に係るウォーターサーバーの全体構成を示す断面図 図１のフロート弁付近の拡大図 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図 図１のフロート弁の開弁状態を示す断面図 図１のフロート弁の閉弁状態を示す断面図 図５のＶＩ−ＶＩ線の断面図 この発明の第二実施形態に係る第二弁を示す拡大図

この発明の第一実施形態のウォーターサーバーを図１に示す。このウォーターサーバーは、筐体１の上部に載置される交換式の原水容器１０と、原水容器１０内の飲料水が落水経路２０を経て重力送水される一時タンク３０と、落水経路２０からの給水を自動的に停止するフロート弁４０、第二弁５０と、一時タンク３０内に溜まった飲料水を筐体１の外部で注水するための注水経路６０とを備えている。

筐体１は、外殻の内側に一時タンク３０を収め、ウォーターサーバーの使用場所（一般家庭、オフィス、病院等）に水平に設置するようになっている。筐体１は、原水容器１０の容器口１１を下向きにした姿勢で原水容器１０を載置可能な容器ホルダ２を上部に備えている。容器ホルダ２は、載置された原水容器１０を使い切るまで容器口１１を下向きに保てるように原水容器１０を支持する。

一時タンク３０は、落水経路２０から落下した飲料水と、空気を上下二層に収容し、その飲料水の温度調節を行う。一時タンク３０は、容器ホルダ２に載置された原水容器１０の下方に配置されている。

図示の一時タンク３０は、冷水タンク３１と、温水タンク３２と、冷水タンク３１と温水タンク３２を接続するタンク接続路３３とを有する。冷水タンク３１と温水タンク３２は、温水タンク３２を冷水タンク３１の下方に並べて配置されている。落水経路２０からの飲料水は、全て冷水タンク３１内に落下する。温水タンク３２内の飲料水が減ると、冷水タンク３１内のバッフル３４上の飲料水が、タンク接続路３３を通って自然と温水タンク３２内へ下る。したがって、一時タンク３０の上限水位は、冷水タンク３１内の水面高さで決まる。

冷水タンク３１には、飲料水を冷却する冷却装置３５が取り付けられている。冷却装置３５は、冷水タンク３１の下部外周に配置され、冷水タンク３１内のバッフル３４下方の飲料水を、冷水（０〜１０℃程度）に保つようになっている。なお、バッフル３４上方の飲料水は、比較的常温に近い水温（１５〜２５℃程度）に強制される。

温水タンク３２は、飲料水で満たされた状態となっている。温水タンク３２には、温水タンク３２内の飲料水を加熱する加熱装置３６が取り付けられており、温水タンク３２内の飲料水を高温（９０℃程度）に保つようになっている。加熱装置３６には、シースヒーター、バンドヒーター等の適宜のものを採用することができる。なお、一時タンク３０は、冷水タンク又は温水タンクの一方の機能のみをもつように構成することもできる。

注水経路６０は、冷水注水路６１と温水注水路６２の独立２系統からなる。冷水注水路６１と冷水タンク３１、温水注水路６２と温水タンク３２は、それぞれ筐体１の外部から操作可能なコック部を境界として接続されている。このコック部を開くことによって冷水タンク３１内の下部の冷水又は温水タンク３２内の上部の温水をカップ等に注出できるようになっている。

温水タンク３２から飲料水を注出すると、その飲料水と同量の飲料水が、タンク接続路３３を通って冷水タンク３１から温水タンク３２に流入するので、温水タンク３２は常に満水状態にされる。冷水タンク３１の容量は、原水容器１０の容量よりも小さく、２〜４リットル程度である。温水タンク３２の容量は１〜２リットル程度である。なお、冷水タンク３１内と大気間に亘って連通する空気路３７が設けられている。空気路３７は、落水経路２０からの飲料水供給や、注水経路６０による外部への注水が発生し、一時タンク３０内の水位が昇降しても、一時タンク３０内を大気圧に保つためのものである。

原水容器１０は、容器口１１から内部へ飲料水を所定量入れ、残水量の減少に伴って大気圧で自然に収縮する容量可変容器体１２を有している。その所定量は、満水状態で８〜２０リットル程度である。新品の容器口１１は、容量可変容器体１２の首部に固定されたキャップ１３によって密封される。キャップ１３の中央部は、上下方向に圧入嵌合された栓部になっている。前述の自然収縮が限界に達した後に落水経路２０へ飲料水が流出するオーバーシュートにより、原水容器１０の内部が大気圧に対して負圧になる。負圧になった原水容器１０は、容量可変容器体１２の自己復元力によって一時タンク３０内の空気を吸い込むようになっている。このような容量可変容器体１２は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂やポリエチレン（ＰＥ）樹脂のブロー成形によって形成することができる。なお、容量可変容器体１２の側壁部を蛇腹状（図１の実線図示参照）、交差状等の折り目付きに成形することにより、規則的な収縮を促進している。これにより、交換品である原水容器１０の収縮具合が、個体差によってばらつくことを緩和している。

落水経路２０は、栓部を突き抜く突刺し棒２１を有する。落水経路２０は、図２、図３に拡大図示するように、通水路２２と、通気路２３とからなる。フロート弁４０は、通気路２３を開閉する。第二弁５０は、通水路２２を開閉する。

突刺し棒２１は、容器ホルダ２へ下降させられる原水容器１０のキャップ１３の栓部を上方へ突き抜いて水出口１１の内側に入り込み、キャップ１３の内周に密着する外周部をもっている。

突刺し棒２１の内部は、原水容器１０内に通じる通水路２２と通気路２３とに分割されている。通気路２３は、通水路２２の始端口２４よりも小さい始端口２５を有し、かつ始端口２５から通水路２２と別系統で一時タンク３０内に至っている。始端口２４、２５は、原水容器１０を容器ホルダ２に載置した状態で、原水容器１０内に位置する。

原水容器１０が大気圧に対して負圧でない状態で一時タンク３０内が大気圧のときに注水路６０から外部で注水されると、一時タンク３０内の水位が下がってフロート弁４０、第二弁５０が開く。このとき、通水路２２、通気路２３は、それぞれ始端口２４、２５から流入した飲料水を一時タンク３０内へ導く。始端口２４、２５から通水路２２、通気路２３への流入量に見合った量の飲料水が通水路２２、通気路２３から一時タンク３０内へ落下し、一時タンク３０内の空気が通水路２２、通気路２３の管路内を上昇することはない。すなわち、原水容器１０内の飲料水は、落水経路２０を通って一時タンク３０内へ重力送水される。

フロート弁４０、第二弁５０が開き、原水容器１０内が負圧であり、かつこの負圧が原水容器１０内の落水圧力よりも大きいとき、弾性回復しようとする原水容器１０は、通水路２２、通気路２３から吸い上げようとする。その結果、図４に示すように、一時タンク３０内の空気が通水路２２、通気路２３内に吸い込まれ、通水路２２、通気路２３の管路内を上昇する。その空気は、図２、図３に示す始端口２４、２５から放出され、放出された空気が気泡となって負圧の原水容器１０内に吸い込まれる。

原水容器１０内の負圧と落水圧力が釣り合ったとしても、比較的小さな始端口２５をもった通気路２３と原水容器１０間で圧力変動が生じて通気路２３内の飲料水が落下し易く、一時タンク３０内から原水容器１０内への空気導入を促進する。このような効果は、始端口２５における最小流路断面積を、通気路２３の管路部分での最小流路断面積に対して１／５以下にすることで期待でき、１／１０以下にすることが好ましい。管路とは、流路軸線に直角な流路断面で全周に亘る内壁面をもった流路のことをいう。例えば、始端口２５を丸孔にする場合、その孔径を３［ｍｍ］以下、好ましくは１．５［ｍｍ］以下にするとよい。

図３、図５、図６に示すように、通気路２３内、通水路２２内には、それぞれ弁座４１、弁座５１が設けられている。弁座４１、５１から下方に弁ケース管部４２、５２が連なっている。弁ケース管部４２を含む通気路２３は、一時タンク３０内から原水容器１０内へ空気を通し易くするため、上下方向に沿った流路軸線をもっている。

フロート弁４０は、一時タンク３０の水面に浮かぶフロート４３と、弁ケース管部４２内で移動させられる弁体４４とを有する。第二弁５０は、一時タンク３０の水面に浮かぶ第二フロート５３と、弁ケース管部５２内で移動させられる第二弁体５４とを有するフロート弁からなる。第二弁５０は、フロート弁４０と部品共通化を図るため、フロート弁４０と同一構造に構成されている。すなわち第二弁５０の弁座５１、弁ケース管部５２の内壁面、第二フロート５３、第二弁体５４は、それぞれフロート弁４０の弁座４１、弁ケース管部４２の内壁面、フロート４３、弁体４４と同じものである。フロート弁４０と第二弁５０間で部品の共通化ができるので、製造コストの低減、誤組立の回避を図ることができる。以下、フロート弁４０を代表例に弁構造の詳細を説明し、第二弁５０でも同じ場合は対応の符号を併記するに留める。

図３に示すように、弁ケース管部４２、５２は、上下方向に沿った管路からなり、断面円形の内周面をもっている。弁ケース管部４２、５２は、一時タンク３０の上蓋３１の下面側に装着するカップ部３２に一体成形されている。通水路２２の弁座５１の上流側は、通気路２３の弁座４１の上流側と比して、明らかに広く、流路水平断面積も大きい。このため、同一構造のフロート弁４０、５０を採用しても、通水路２２は、通気路２３よりも大量の飲料水を一時タンク３０内へ送ることができる。

図５、図６に示すように、フロート４３、５３は、アーム部４３ａ、５３ａを有する。アーム部４３ａ、５３ａは、水平軸４５、５５を中心として揺動自在に一時タンク３０に取り付けられている。水平軸４５、５５は、アーム部４３ａ、５３ａに設けられている。カップ部３２に軸受部３３、３４が設けられ、ここに水平軸４５、５５が嵌っている。フロート４３、５３は、アーム部４３ａ、５３ａの反水平軸側に主浮力体部４３ｂ、５３ｂを有する。主浮力体部４３ｂ、５３ｂは、一時タンク３０内の水面にアーム部４３ａ、５３ａよりも広い水平断面積で漬かる。主浮力体部４３ｂ、５３ｂは、浮力増大とフロート４３、５３の重量増大を両立させる。アーム部４３ａ、５３ａと主浮力体部４３ｂ、５３ｂとは、互いに別々に製造された合成樹脂製の部材になっている。

アーム部４３ａ、５３ａは、弁ケース管部４２、５２の下方を通っている。主浮力体部４３ｂと主浮力体部５３ｂは、一列に並ぶ弁ケース管部４２、５２を境として互いに相反する側に配置されている。この配置は、弁ケース管部４２、５２を共通の隔壁で並列につなげても主浮力体部４３ｂ、５３ｂの水平断面積を大きく取れるようにするためである。

図３、図５に示すように、弁体４４、５４は、フロート４３、５３側と連結される結合部４４ａ、５４ａと、弁ケース管部４２、５２によって流路軸線に沿った方向に案内される被ガイド部４４ｂ、５４ｂと、弁座４１、５１に密着させられるシール部４４ｃ、５４ｃとからなり、弁ケース管部４２、５２内を一体に移動可能な単一又は複数の部材によって構成される。

結合部４４ａ、５４ａと被ガイド部４４ｂ、５４ｂは、硬質な合成樹脂を素材として一体に成形された強度部材からなる。この素材には、例えば、強度部材は、ポロプロピレン、ポリエステル等の汎用プラスチックスを採用することができる。シール部４４ｃ、５４ｃは、シリコーン等の柔軟な素材からなる。シール部４４ｃ、５４ｃは、被ガイド部４４ｂ、５４ｂに固定されている。被ガイド部４４ｂ、５４ｂ及びシール部４４ｃ、５４ｃは、弁座４１、５１の下方から弁ケース管部４２、５２内に挿入されている。

結合部４４ａ、５４ａとアーム部４３ａ、５３ａが、水平軸４５、５５と同じ向きの揺動軸４６、５６を介して連結されている。揺動軸４６、５６は、弁ケース管部４２、５２の流路軸線の延長上に位置するようにアーム部４３ａ、５３ａに一体に成形されている。結合部４４ａ、５４ａは、スリット下方から揺動軸４６、５６を強制的に嵌合可能な軸受部になっている。この嵌合によって、弁体４４、５４とアーム部４３ａ、５３ａとが連結されている。弁体４４、５４の幾何的な中心軸線及び重心は、揺動軸４６、５６の軸線の上方に設定されている。

図３、図４、図６に示すように、被ガイド部４４ｂ、５４ｂは、弁体４４、５４の移動を弁ケース管部４２、５２との接触で案内するための複数の突出部を有する。被ガイド部４４ｂ、５４ｂは、強度部材の外周から放射状に突出している。弁体４４、５４の外径は、被ガイド部４４ｂ、５４ｂに外接する円径で定まっており、弁ケース管部４２、５２の内径よりも小さい。被ガイド部４４ｂ、５４ｂと弁ケース管部４２、５２の内壁面によって弁体４４、５４が上下方向に案内されると共に、弁体４４、５４の揺動軸４６、５６回りの傾きが規制される。放射状の被ガイド部４４ｂ、５４ｂを採用することにより、その案内・傾き規制性能と、開弁状態の弁体４４、５４と弁ケース管部４２、５２間の通水及び通気性能とを両立させることができる。

シール部４４ｃ、５４ｃは、弁体４４、５４が弁ケース管部４２、５２の流路軸線に対して傾きをもった状態であっても、フロート４３、５３の浮力によって弁座４１、５１に水密に密着させられるようにするための柔軟性を有する。フロート弁４０、５０の閉弁状態とは、シール部４４ｃ、５４ｃが弁座４１、５１に水密に密着している状態をいう。フロート弁４０、５０の開弁状態とは、シール部４４ｃ、５４ｃが弁座４１、５１から離れた状態をいう。なお、図４では、被ガイド部４４ｂ、５４ｂが弁ケース管部４２、５２の内壁面に引っ掛かってフロート４３、５３がそれ以上に下側へ傾くことができなくなり、弁体４４、５４が限界まで下降した状態、すなわちフロート弁４０、５０が全開した状態を描いている。

図３〜図５に示すように、原水容器１０内が負圧でない状態で一時タンク３０内の水位が低下すると、その水面に浮かぶフロート４３、５３は、水平軸４５、５５を中心として下側へ傾くように揺動する。弁ケース管部４２、５２を含む通気路２３、通水路２２の内壁面と、弁体４４、５４との間には、フロート４３、５３の揺動を所定の角度範囲内で許すための隙間が設定されている。アーム部４３ａ、５３ａと一体に動く揺動軸４６、５６と連結されている弁体４４、５４は、その隙間があるため、上下方向の弁ケース管部４２、５２に対して傾き得る。この傾きは、被ガイド部４４ｂ、５４ｂと弁ケース管部４２、５２の内壁面との接触で規制される。弁ケース管部４２、５２に規制された弁体４４、５４は、揺動するフロート４３、５３に対して揺動軸４６、５６を中心として傾くことになる。このため、アーム部４３ａ、５３ａの下降に伴う揺動軸４６、５６の下降量に応じて、弁座４１、５１に対する弁体４４、５４の下降量が得られる。

原水容器１０内が負圧でない状態のときに一時タンク３０内の水位低下が止まると、落水経路２０からの飲料水供給によって水位が次第に上昇する。この水位上昇時のフロート４３、５３、弁体４４、５４の挙動は、上述の水位低下時と比して水平軸４５、５５、揺動軸４６、５６を中心とした動きが逆方向になるだけであり、アーム部４３ａ、５３ａの上昇に伴う揺動軸４６、５６の上昇量に応じて、弁座４１、５１に対する弁体４４、５４の上昇量が得られる。すなわち、フロート４３、５３が一時タンク３０内の水位変動に応じて水平軸４５、５５を中心に揺動すると、弁体４４、５４は、弁ケース管部４２、５２に水平軸４５、５５を中心とした動きを規制され、揺動軸４６、５６を中心としてアーム部４３ａ、５３ａの揺動角に応じた傾きを生じ、一時タンク３０内の水位に応じた位置へ昇降することができる。

フロート弁４０、５０が開弁状態のときに原水容器１０の容量可変容器体１２が大気圧による収縮限界に達しても、落水経路２０を下る飲料水の流れが直に止まることはできず、一時タンク３０への落下が進むオーバーシュートが生じ、容量可変容器体１２に過剰な収縮が生じる。オーバーシュートが止まった後、容量可変容器体１２がその過剰な収縮分を弾性回復しようとするため、原水容器１０内に負圧が生じる。通水路２２及び通気路２３の流路断面積、管路内径等は、前述のオーバーシュートにより、原水容器１０内の落水圧力を確実に上回る大きさで負圧を発生させることができるように設定されている。なお、原水容器１０の個体差、使用環境等によって起り得る負圧のばらつき範囲は、サンプル試験に基いて予め把握することができる。

その負圧の発生当初、原水容器１０は、弁ケース管部４２、５２内の飲料水ごと弁体４４、５４を吸い上げようとする。弁ケース管部４２、５２の内径が１０［ｍｍ］以下、管路長も２０［ｍｍ］以下なので、その吸い上げに抵抗できるような弁体４４、５４の重量を十分に得ることは困難である。また、原水容器１０内に負圧が生じる時期は、原水容器１０が大気圧による収縮限界に達した後なので、原水容器１０内の残水量が少なく、落水圧力を大きく得ることも困難である。

飲料水の使用状況、原水容器１０の個体差等を見越して原水容器１０の容量可変容器体１２内に十分な負圧が発生するように設定しているので、一時タンク３０内から吸い込まれる空気は、弁ケース管部４２、５２内に充満している飲料水ごと弁体４４、５４を上流側へ移動させようとする。このとき、その空気は、結合部４４ａ、５４ａと揺動軸４６、５６で弁体４４、５４と連結されているフロート４３、５３をも上昇させようとする。その結果、主浮力体部４３ｂ、５３ｂの重量及びアーム部４３ａ、５３ａの重量の一部は、梃の原理で、弁体４４、５４を下流側へ引っ張る。この引っ張り力は、弁ケース管部４２、５２内で弁体４４、５４を囲む飲料水の表面張力に勝る大きさで発生する。このため、弁ケース管部４２、５２内の飲料水は、弁体４４、５４の被ガイド部４４ｂ、５４ｂと弁ケース管部４２、５２の間から空気によって押し出されるが、フロート４３、５３の重量によって下方へ引っ張られる弁体４４、５４は、空気に押されても弁座４１、５１まで到達できず、最終的に、一時タンク３０内の水位に対応する正規の位置へ落ち着く。このように、フロート４３、５３の重量によって弁体４４、５４が一時タンク３０内の水位変動に強制的に連動させられるので、フロート弁４０、第二弁５０が不正な閉弁状態にロックされる心配はない。したがって、この実施形態によれば、飲料水の使用状況、原水容器１０の個体差等を見越して原水容器１０内に十分な負圧が発生するように設定し、この負圧と落水圧力との釣り合いを防止することができる。なお、この発明においては、弁体４４、５４の不正な上昇を一切禁止する必要はなく、不正な閉弁状態にロックされない限り、すなわち、弁体４４、５４の不正な上昇を一時的に許しても、いずれはフロート４３、５３の重量に由来した引っ張り力が勝って、弁体４３、５３を一時タンク３０内の水位に対応する正規の位置へ強制的に動かすことが可能であればよい。

オーバーシュートによって原水容器１０内に負圧が発生した後、その原水容器１０による空気の吸い込みが進むに連れて負圧が徐々に小さくなり、その空気の吸い込みも次第に穏やかになる。負圧の解消間際に偶々、落水圧力と釣り合ってしまったとしても、通気路２３がフロート弁４０で不正に閉じられる心配がないため、通気路３２と原水容器１０間の圧力変動によって負圧との間に僅かな圧力バランスの崩れが生じ、通気路２３内の飲料水が一時タンク３０内へ落ち、一時タンク３０内の空気が通気路２３に流入し、通気路２３の始端口２５から気泡となって原水容器１０内に至り、負圧を解消することを期待できる。このように、この実施形態によれば、負圧発生当初から負圧解消まで、原水容器１０内の負圧と落水圧力の釣り合いを防止することができる。ひいては、略確実に、原水容器１０を自然と正規に使い切ることができる。

この発明の第二実施形態を図７に基いて説明する。なお、以下では、第一実施形態との相違点を述べるに留める。第二実施形態では、第二弁５０の第二弁体５４が、第二フロート５３と非連結の遊動弁体からなる。第二弁体５４は、アーム部５３ａの受け面５７によって下方から支持されているだけであり、水平軸５５を中心に受け面５７が昇降すると、一時タンク３０内の水位に応じた位置へ昇降する。第二実施形態に係る第二弁５０は、第二弁体５４と第二フロート５３の連結がなくて比較的単純な構造にすることができる。

この発明の技術的範囲は、上述の実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載に基く技術的思想の範囲内での全ての変更を含むものである。例えば、揺動軸を強度部材側に形成することもでき、揺動軸をピンとしてアーム部、結合部に挿入する連結構造にすることもできる。水平軸も同様である。また、弁体とフロートの連結構造は、揺動軸をもったものに限定されず、弁体とフロートを自在継手で連結したり、チェーンで連結したりすることもできる。また、第二弁をフロート弁にする場合、通気路を開閉するフロート弁のフロートと、第二弁のフロートとを一体に設け、一時タンク内に浮かべるフロートを１つにすることもできる。このようにフロートを１つにする場合に第二弁体を遊動弁体にすることもできる。

１０ 原水容器
１４ 栓部
２０ 落水経路
２２ 通水路
２３ 通気路
２４、２５ 始端口
３０ 一時タンク
４０ フロート弁
４２ 弁ケース管部
４３ フロート
４３ａ アーム部
４３ｂ 主浮力体部
４４ 弁体
４４ａ 結合部
４４ｂ 被ガイド部
４４ｃ シール部
４５ 水平軸
４６ 揺動軸
５０ 第二弁
５３ 第二フロート
５４ 第二弁体

Claims (4)

1. 交換式の原水容器（１０）内の飲料水が落水経路（２０）を通って重力送水される一時タンク（３０）と、前記落水経路（２０）からの給水を自動的に停止するフロート弁（４０）とを備え、
   前記フロート弁（４０）が、前記一時タンク（３０）の水面に浮かぶフロート（４３）と、前記落水経路（２０）の弁ケース管部（４２）内で移動させられる弁体（４４）とを有し、
   前記原水容器（１０）が、残水量の減少に伴って自然に収縮し、自己復元力によって前記一時タンク（３０）内の空気を吸い込もうとするウォーターサーバーにおいて、
   前記フロート（４３）と前記弁体（４４）が連結されており、
   前記フロート（４３）の重量によって前記弁体（４４）が前記一時タンク（３０）内の水位変動に強制的に連動させられることを特徴とするウォーターサーバー。
2. 前記落水経路（３０）が、前記原水容器（１０）の栓部（１４）を突き抜く突刺し棒（２１）を有し、
   前記突刺し棒（２１）の内部が、前記原水容器（１０）内に通じる通水路（２２）と通気路（２３）とに分割されており、
   前記通気路（２３）が、前記通水路（２２）の始端口（２４）よりも小さい始端口（２５）を有し、かつ自己の始端口（２５）から前記通水路（２２）と別系統で前記一時タンク（３０）内に至り、
   前記フロート弁（４０）が、前記通気路（２３）を開閉する請求項１に記載のウォーターサーバー。
3. 前記通水路（２２）を開閉する第二弁（５０）が、前記一時タンク（３０）内の水面に浮かぶ第二フロート（５３）と、当該通水路（２２）内で移動させられる第二弁体（５４）とを有し、
   前記第二弁体（５４）が、前記第二フロート（５３）と非連結の遊動弁体からなる請求項２に記載のウォーターサーバー。
4. 前記フロート（４３）が、水平軸（４５）を中心として揺動自在に前記一時タンク（３０）に取り付けられており、揺動する前記フロート（４３）に対して前記弁ケース管部（４２）に規制された前記弁体（４４）が傾くように連結されている請求項１から３のいずれか１項に記載のウォーターサーバー。

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