JP2008019565A

JP2008019565A - 凍結防止用バルブ

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Publication number: JP2008019565A
Application number: JP2006190247A
Authority: JP
Inventors: Akira Yoshizawa; 昭吉沢
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-07-11
Filing date: 2006-07-11
Publication date: 2008-01-31

Abstract

【課題】凍結防止用バルブを地上で使用する場合でも、バルブ内部の凍結を回避し、弁体部が変位できなくなる問題を解消することにより信頼性を高める。
【解決手段】流入口Ｒｉと流出口Ｒｏ間の流水路Ｒを開閉する弁体部２及びこの弁体部２を開位置Ｘｏ又は閉位置Ｘｃへ変位させる作用部３を備える凍結防止用バルブ１を構成するに際して、水Ｗを収容する密閉可能な水収容部４と、この水収容部４に一端５ｒが臨み、かつ他端５ｆが弁体部２と連動する変位可能な作用軸部５と、この作用軸部５を水収容部４への進入方向Ｄｒに付勢する付勢手段６とを有する作用部３を備えるとともに、弁体部２の閉位置Ｘｃで流入口Ｒｉと流出口Ｒｏ間を連通させてバルブ内部Ｓの凍結を防止するための通水を行う補助流水路Ｒｓを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、水道管用仕切弁又は水道管用不凍栓等に用いて好適な凍結防止用バルブに関する。

一般に、図５に示すように、住宅５０に対して下水道工事を行う場合、下水管５１は既設の上水管５２と一緒に地面Ｅに埋設することが多いため、地面Ｅを掘って下水管５１を敷設する工事を行う際には、量水器５３から上流側の上水管５２等を取外すとともに、地面Ｅの上に仮上水管５２ｓを設置し、この仮上水管５２ｓと量水器５３を仮配水管５２ｐで接続することにより、住宅５０に対して仮給水を行う。

また、冬季等の寒冷期に工事を行う場合には、地面Ｅの上に設置した仮上水管５２ｓや仮配水管５２ｐが凍結する虞れがあるため、仮配水管５２ｐの中途に、例えば、特開平７−３１７１３２号公報等で開示される開閉式の仕切弁５４を接続し、凍結する虞れがあるときには、ハンドル操作により仕切弁５４を開状態にして水道水を継続的に外部へ排出していた。

しかし、このような仕切弁５４は、人為的な操作が必要となるため、開閉時には、その都度作業者が操作を行なわなければならず、管理が大変になる。この結果、現実には、的確な管理が行われない場合も少なくなく、結局、凍結を招いたり、反面、水道水の無用な排出により資源の無駄を招いてしまう。また、構造上、ハンドル機構や回転変位を直進変位に変換する変換機構等が必要となるため、全体の構造が複雑化し、コストアップを招いてしまう。

そこで、この問題を有効に解決するため、既に、本発明者は、水を収容する密閉可能な水収容部と、この水収容部に一端が臨み、かつ他端が弁体部に作用する変位自在のアーマチュア部と、このアーマチュア部及び弁体部を当該アーマチュア部が水収容部に進入する方向に付勢するバネ部材とを有する操作部を備え、水収容部に収容した水の凍結又はその解凍により流水路を開閉することができるようにした凍結防止用バルブを、特開２００５−８３０６５号公報により提案した。
特開平７−３１７１３２号特開２００５−８３０６５号

しかし、上述した従来の凍結防止用バルブは、次のような解決すべき課題も残されていた。

第一に、この種の凍結防止用バルブは、地中に埋設して使用するものではなく、地上で使用するため、凍結防止用バルブによる排水が行わせる前にバルブ内部が凍結し、弁体部が変位できなくなる問題を生じる虞れがあり、バルブ内部の凍結対策が十分と言えないなど、信頼性に弱点があった。

第二に、水収容部の密閉性を確保するため、アーマチュア部にシールリング（Ｏリング）を装着する必要があるとともに、水収容部の内部が解凍したなら弁体部をバネ部材により戻す必要があるため、使用するバネ部材の弾性も比較的大きくなる。結局、弁体部に応答の遅れを生じるなど、円滑かつ確実な動作を確保する観点からも十分と言えない弱点があった。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した凍結防止用バルブの提供を目的とするものである。

本発明は、上述した課題を解決するため、流入口Ｒｉと流出口Ｒｏ間の流水路Ｒを開閉する弁体部２及びこの弁体部２を開位置Ｘｏ又は閉位置Ｘｃへ変位させる作用部３を備える凍結防止用バルブ１を構成するに際して、水Ｗを収容する密閉可能な水収容部４と、この水収容部４に一端５ｒが臨み、かつ他端５ｆが弁体部２と連動する変位可能な作用軸部５と、この作用軸部５を水収容部４への進入方向Ｄｒに付勢する付勢手段６とを有する作用部３を備えるとともに、弁体部２の閉位置Ｘｃで流入口Ｒｉと流出口Ｒｏ間を連通させてバルブ内部Ｓの凍結を防止するための通水を行う補助流水路Ｒｓを備えることを特徴とする。これにより、水収容部４に収容した水Ｗの凍結又はその解凍により弁体部２を開位置Ｘｏ又は閉位置Ｘｃに変位させる。

この場合、発明の好適な態様により、付勢手段６には、流入口Ｒｉ側から付与される水圧Ｆｗを利用することができる。また、水収容部４に臨む作用軸部５の端部５ｒには、当該水収容部４を密閉するゴムブロック１１を装着することが望ましい。

このような構成を有する本発明に係る凍結防止用バルブ１によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１）弁体部２の閉位置Ｘｃで流入口Ｒｉと流出口Ｒｏ間を連通させてバルブ内部Ｓの凍結を防止するための通水を行う補助流水路Ｒｓを設けたため、凍結防止用バルブ１を地上で使用する場合であってもバルブ内部Ｓの凍結を確実に回避することができる。したがって、バルブ内部Ｓの凍結により弁体部２が変位できなくなる問題を解消し、信頼性を高めることができる。

（２）好適な態様により、付勢手段６に、流入口Ｒｉ側から付与される水圧Ｆｗを利用すれば、弁体部２を閉位置Ｘｃに戻すバネ部材が不要となるため、部品点数の削減によるコストダウンに寄与できる。

（３）好適な態様により、水収容部４に臨む作用軸部５の端部５ｒに、当該水収容部４を密閉するゴムブロック１１を装着すれば、付勢手段６に、流入口Ｒｉ側から付与される水圧Ｆｗを利用することと併せ、弁体部２の応答に遅れを生じるなどの不具合を解消し、円滑かつ確実な動作を確保することができる。

次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係る凍結防止用バルブ１の構成について、図１〜図３を参照して説明する。

凍結防止用バルブ１は、図１に示すように、バルブボディ２０を備える。このバルブボディ２０は、耐寒性を有する素材により全体を円筒状に形成する。例示のバルブボディ２０は、三つのボディメンバ２０ａ，２０ｂ，２０ｃの組合わせにより構成した場合を示すが、このような組合わせは任意である。バルブボディ２０は、一端に流入口Ｒｉを有するとともに、他端側には端面部２０ｓにより閉塞された水収容部４を設け、さらに、バルブボディ２０の中間位置には、バルブボディ２０に対して直角方向に分岐する流出口Ｒｏを設ける。これにより、流入口Ｒｉと流出口Ｒｏ間のバルブボディ２０の内部が流水路Ｒとなる。なお、流入口Ｒｉには、上流側の配水管Ｐｕを接続できるとともに、流出口Ｒｏには、下流側の配水管Ｐｄを接続できる。

また、流水路Ｒの中途にはテーパ面を用いた弁座部２１を形成する。弁座部２１は、流入口Ｒｉと流出口Ｒｏ間におけるバルブボディ２０の内面に段差（テーパ面）により形成する。この弁座部２１により、弁座部２１の流入口Ｒｉ側に内径の大きい前流路Ｒｆが形成されるとともに、弁座部２１の流出口Ｒｏ側に内径の小さい後流路Ｒｒが形成される。なお、端面部２０ｓには、水収容部４に水Ｗを出入するための給水孔２２を形成する。この給水孔２２は、着脱可能な閉塞ネジ２３により閉塞することができる。

一方、バルブボディ２０の内部には、弁ユニット３０を収容する。弁ユニット３０は、一側が作用部３となり、他側が弁体部２となる。弁ユニット３０は、中間位置に、後流路Ｒｒよりも小径となる丸棒状の軸体部３１を有し、この軸体部３１の一端に、当該軸体部３１よりも大径の圧受軸部３５を設け、この圧受軸部３５の先端部に水収容部４を密閉する円盤状のゴムブロック１１を装着する。圧受軸部３５に対するゴムブロック１１の装着は、圧受軸部３５の先端部に一体形成したピン部３６とゴムブロック１１に形成した凹部３７を嵌合させて行うことができる。このようなゴムブロック１１を用いれば、付勢手段６として流入口Ｒｉ側から付与される水圧Ｆｗを利用することと併せ、弁体部２の応答に遅れを生じるなどの不具合を解消し、円滑かつ確実な動作を確保できる。

他方、軸体部３１の他端には、弁体部２を一体形成する。弁体部２は軸体部３１よりも大径の弁軸部３３を有し、この弁軸部３３と軸体部３１間に、テーパ面（段差）による弁部３２を形成する。この弁軸部３３の外周面には、軸方向に沿った複数（例示は四つ）の通水凹部３４…を形成する。これにより、弁部３２は、弁座部２１に当接する閉位置Ｘｃ（図１）又は弁座部２１から離間する開位置Ｘｏ（図４）に変位可能となる。さらに、弁軸部３３の端面は、流入口Ｒｉに対向する受圧面３３ｐとなり、流入口Ｒｉ側からの水圧Ｆｗが付与される付勢手段６を構成する。このような付勢手段６を用いることにより、弁体部２を閉位置Ｘｃに戻すバネ部材が不要になるため、部品点数の削減によるコストダウンに寄与できる利点がある。

また、弁体部２と軸体部３１の内部には、弁体部２の閉位置Ｘｃで流入口Ｒｉと流出口Ｒｏ間を連通させてバルブ内部Ｓの凍結を防止するための通水を行う補助流水路Ｒｓを形成する。この場合、補助流水路Ｒｓの通水量は、補助流水路Ｒｓの径を選定することにより、弁体部２の開位置Ｘｏにおける通水量の０．５〜２０〔％〕程度を目安に設定する。このような設定により、資源の無駄を最小限に抑えつつ、凍結防止用バルブ１の基本的効果、即ち、凍結する虞れのあるときは自動で開き、かつ凍結する虞れのないときは自動で閉じるため、人為的な操作や設定、更には管理が全く不要になるとともに、通常、自動制御を行う際に必要な温度センサを含むコントローラや電磁弁等が全く不要になり、基本的な構造を簡略化できるという基本的効果を享受できる。

なお、３８は受圧面３３ｐにネジ止めしたフックであり、このフック３８を利用してバルブボディ２０から弁ユニット３０を取出すことができる。この場合、ボディメンバ２０ｂと２０ｃを、ネジ形式により着脱できるように構成し、ボディメンバ２０ｂからボディメンバ２０ｃを離脱させれば、ボディメンバ２０ｂから弁ユニット３０を容易に取出すことができ、メンテナンスやゴムブロック１１の取替等を行うことができる。

次に、本実施形態に係る凍結防止用バルブ１の機能及び使用方法について、各図を参照して説明する。

まず、水収容部４の内部に水Ｗを収容する。収容する際には、水Ｗの入ったバケツ等の容器の中に、閉塞ネジ２３を外したバルブボディ２０を浸漬し、給水孔２２から水収容部４に水Ｗを収容する。そして、水収容部４に水Ｗが満たされたなら、給水孔２２に閉塞ネジ２３を螺着する。

次いで、凍結防止用バルブ１の流入口Ｒｉを、図５に示す仮配水管５２ｐの中途から分岐させた上流側の配水管Ｐｕに接続するとともに、下流側の配水管Ｐｄを流入口Ｒｏに接続する。この場合、下流側の配水管Ｐｄは、例えば、排水を受けるＵ字側溝等に導くことができる。

これにより、凍結を生じない気温の高いときには、水収容部４内の水Ｗも凍結しないため、弁ユニット３０は、図１に示すように、水圧Ｆｗにより水収容部４に進入する方向Ｄｒに付勢される。この結果、弁体部２は、図１に示す閉位置Ｘｃに変位し、弁部３２が弁座部２１に当接する。よって、凍結防止用バルブ１は、非排水モードとなり、下流側の配水管Ｐｄからの正規の排水は行われない。

しかし、この場合、弁軸部３３と軸体部３１の内部には、流入口Ｒｉと流出口Ｒｏ間を連通させる補助流水路Ｒｓを有するため、この補助流水路Ｒｓを通して水道水が僅かに流れる。即ち、流入口Ｒｉに流入した水道水は、前流路Ｒｆ，補助流水路Ｒｓ，後流路Ｒｒ，流出口Ｒｏの経路により流れる。この場合の通水量は、弁体部２の開位置Ｘｏにおける通水量に対して前述した０．５〜２０〔％〕程度となる。よって、凍結防止用バルブ１を地上で使用し、気温が低下した場合であっても、バルブ内部Ｓの凍結を回避でき、バルブ内部Ｓの凍結により弁体部２が変位できなくなる問題を解消し、信頼性を高めることができる。

一方、凍結を生じる気温まで低下したときは、水収容部４内の水Ｗが凍結し、凍結の進行に伴って、水収容部４内の水Ｗ（及び氷Ｗｉ）の体積が徐々に増加する。この結果、弁ユニット３０は、図４に示すように、水圧Ｆｗに抗して矢印Ｄｆ方向（Ｄｒ方向に対して反対方向）へ徐々に押される。この場合、水収容部４内における水Ｗのほぼ全体が凍結して氷Ｗｉに変化すれば、弁体部２は、図４に示す開位置Ｘｏに変位し、弁部３２が弁座部２１から離間する。よって、凍結防止用バルブ１は、排水モードとなり、上流側の配水管Ｐｕから流入口Ｒｉに流入した水道水は、前流路Ｒｆ，通水凹部３４…，弁部３２が弁座部２１から離間して生じる隙間Ｓｗ，後流路Ｒｒ，流出口Ｒｏの経路により流れ、下流側の配水管Ｐｄから外部に排出、即ち、正規の排水が行われる。したがって、配水管５２ｐ等の凍結が防止される。なお、補助流水路Ｒｓによる通水も継続して行われる。

他方、この状態から凍結を生じない気温まで上昇した際には、水収容部４内の氷Ｗｉが解凍するとともに、解凍の進行に伴って、水収容部４内の氷Ｗｉ（及び水Ｗ）の体積が徐々に減少するため、弁ユニット３０は、水圧Ｆｗにより矢印Ｄｒ方向へ徐々に変位する。そして、弁体部２が閉位置Ｘｃに達すれば、非排水モードとなり、正規の排水は停止するとともに、補助流水路Ｒｓによる通水は継続して行われる。

このように、作用部３は、水収容部４に収容した水Ｗの凍結又はその解凍により流水路Ｒを開閉する機能を有する。即ち、水Ｗが凍結した際に１０％程度増加する体積の変化を利用する。したがって、水収容部４の容積の大きさを選定することにより、弁体部２による弁開度を容易に設定できる。この場合、複数の異なる容積を有するボディメンバ２０ａ…を用意し、任意のボディメンバ２０ａを選択してボディメンバ２０ｂに装着すれば、水収容部４の容積の大きさを任意に設定できる。この際、弁開度を大きくしたいときは、水収容部４の容積を大きくし、弁開度を小さくしたいときは、水収容部４の容積を小さくすればよい。なお、水収容部４の中に所定の体積を有する容積調整ブロック等を収容しても、同様に容積の設定（調整）を行うことができる。

よって、このような本実施形態に係る凍結防止用バルブ１によれば、凍結する虞れのあるときは自動で開き、かつ凍結する虞れのないときは自動で閉じるため、人為的な操作や設定、更には管理が全く不要になる。したがって、凍結の有無に対応して的確に開閉が行われるため、凍結を招いたり、反面、水道水の無用な排出により資源の無駄を招く不具合を解消できる。しかも、基本的な構造を簡略化できるとともに、通常、自動制御を行う際に必要な温度センサを含むコントローラや電磁弁等が全く不要になるため、著しい低コスト化を実現できる。

以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、実施形態は、作用部３と弁体部２を一体形成した例を挙げたが、必要によりレバー機構等を介して伝達される変位量を増減させてもよい。また、水収容部４は、特に、気温が低下した際に、水収容部４の内部に収容した水Ｗが、水道管（配水管等）の内部の水道水よりも早く冷却、望ましくは、２〔℃〕程度早く冷却（凍結）するように、熱伝導性の高い素材により形成してもよい。即ち、ボディメンバ２０ａの素材を他のボディメンバ２０ｂ及び２０ｃの素材に対して異なる素材を選定すればよい。一方、水収容部４に収容する水Ｗは、水道水や純水等の純粋な水をはじめ、必要により水Ｗに対して薬剤等を配合した溶液或いは同様の目的を達成できる各種液体又は流体を含む概念である。なお、本発明に係る凍結防止用バルブ１は、水道管用仕切弁や水道管用不凍栓をはじめ、他の同様の機能を有する各種凍結防止用バルブに利用可能である。

本発明の最良の実施形態に係る凍結防止用バルブの非排水モードにおける一部断面正面図、同凍結防止用バルブに用いる弁ユニット（弁体部）の端面図、同凍結防止用バルブに用いる弁ユニットの断面正面図、同凍結防止用バルブの排水モードにおける一部断面正面図、同凍結防止用バルブの使用説明図、

符号の説明

１：凍結防止用バルブ，２：弁体部，３：作用部，４：水収容部，５：作用軸部，５ｒ：作用軸部の一端，５ｆ：作用軸部の他端，６：付勢手段，１１：ゴムブロック，Ｒ：流水路，Ｒｉ：流入口，Ｒｏ：流出口，Ｒｓ：補助流水路，Ｓ：バルブ内部，Ｘｏ：開位置，Ｘｃ：閉位置，Ｗ：水，Ｄｒ：進入方向，Ｆｗ：水圧

Claims

流入口と流出口間の流水路を開閉する弁体部及びこの弁体部を開位置又は閉位置へ変位させる作用部を備える凍結防止用バルブにおいて、水を収容する密閉可能な水収容部と、この水収容部に一端が臨み、かつ他端が前記弁体部と連動する変位可能な作用軸部と、この作用軸部を前記水収容部への進入方向に付勢する付勢手段とを有する作用部を備えるとともに、前記弁体部の閉位置で前記流入口と前記流出口間を連通させてバルブ内部の凍結を防止するための通水を行う補助流水路を備えることを特徴とする凍結防止用バルブ。
前記付勢手段は、前記流入口側から付与される水圧を利用することを特徴とする請求項１記載の凍結防止用バルブ。
前記水収容部に臨む作用軸部の端部には、当該水収容部を密閉するゴムブロックを装着することを特徴とする請求項１記載の凍結防止用バルブ。