JP3544359B2 - 水道配管の凍結防止装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、寒冷地の水道配管の凍結防止装置に関し、特に、水抜きを考慮して配管が制約される恐れの少ない、強制水抜き方式による凍結防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、寒冷地においては、水道配管の凍結を防止するために、弁部が土中、凍結深度以下にに埋設される不凍給水栓を操作して、配管内の水を落差を利用し、外部に自然排出する方法が一般的に行われているが、そのため、配管にあらかじめ適宜な（通常１／１００程度）勾配をつけておく必要があった。
【０００３】
それとは別に、最近、管の腐食防止、施工性および配管更新の容易さ、工事費の削減、室内配管スペ−スの有効利用等の観点から、室内の水、湯回りにヘッダ−配管が普及するようになってきた。
【０００４】
これは、あらかじめ床下スラブコンクリ−ト部等にガイドとなる樹脂製さや管を敷設しておき、給湯器やパイプシャフト水回りの周辺など、施工、維持管理の容易な場所に設置したヘッダ−から、途中で分岐することなく、各部屋の給水栓へ架橋ポリエチレン、ポリブテンの様な樹脂管を給水管、給湯管（以下、可撓管と総称する）として配管するシステムであり、配管途中に分岐のための継手を使用しないので漏水の発生が少なくなる、同時使用した場合の給水、給湯量の変化が少ない等の利点もあり、今後も一層の普及が予想される配管システムである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、配管を金属製にし、勾配を設けて水を落とす方法は、分岐配管部分が多くなるほど配管が制約される恐れがある上、特に、上下に屈折部をもうけた、いわゆる門型配管の場合は、そのほかに、末端の蛇口を開いただけでは水が抜けず、管内を大気に開口するための吸気弁を設置する必要があり、そのことが一層、配管の制約につながり、さらに、吸気弁の不作動、水漏れ等の事故の心配もあった。それを防止するために、吸気弁の代わりに蛇口を取り付けて手動で開閉することも行われているが、操作が複雑になり、操作順序を間違えると水が噴き出すと言った事故にもつながる。
【０００６】
それに対して、ヘッダー配管の場合は、床下に設置され、しかも樹脂管なので、自由に配管できる反面、どうしても撓み部分ができ、交差配管もあり、上述した金属管の分岐配管の場合のように水抜きのための勾配を設けた配管が困難となる。
【０００７】
さらに、従来のように、不凍給水栓の下流側配管から分岐するのではなく、ヘッダ−から分岐するため、不凍給水栓を操作して、落差とサイホン作用により水抜きしようとしても、排水が同時に始まった場合、ヘッダ−から蛇口までの水平距離が最短の配管内の水抜きが先ず終了し、ヘッダ−内に空気が入り込んでサイホン作用が途切れるため、他の分岐口からの水平配管内に一部水が充満したまま凍結し、再通水が不可能になるという現象が発生する。
【０００８】
そのため本発明においては、金属配管、ヘッダー配管のいずれにも対応できるよう、強い負圧を発生させて強制的に配管内の水抜きを行わせるようにするとともに、操作ミスをなくした、水道配管の凍結防止装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題解決のため本発明においては、引き込み管に接続される元栓と、その下流側配管に接続される切換弁と、さらにその下流側の、水と空気をともに吸引できる電動吸引装置を備え、水抜き時は電動吸引装置を作動させて配管内の水を強制的に外部に排出するようにしたものである。
【００１０】
上記切換弁を電動にするとともに、元栓から切換弁の間に圧力スイッチをもうけ、配管内の圧力が一定以下になったとき、上記圧力スイッチが働いて、初めて切換弁が開き得るようにすれば操作ミスを防止できる。
【００１１】
上記切換弁を電動にするとともに、元栓に切換スイッチを付属させ、元栓を開栓状態にしたときに切換スイッチが働いて、初めて切換弁が開き得るようにしても同様に操作ミスを防止できる。
【００１２】
上記切換弁を元栓の上部にもうけ、元栓と切換弁の操作を同時に行わせるとともに、給水圧力を遮断した後で切換弁を開くようにすれば、安いコストで操作ミスを少なくすることができ、それを電動で操作すれば一層確実なものになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、ヘッダ−配管の場合を例にとり、図面に基づいて詳細に説明する。図１に本発明の装置概略図を示すが、１は床下スラブコンクリ−ト部に設置された本発明の電動吸引装置であり、例えば市販の業務用乾湿集塵機のように、図２に示すような下方部に台座２に支持されたタンク３をもうけており、その底部に下方へ突出部４をもうけ、突出部４の内部上端に水抜孔５、その下方に弁座６を形成する。図では縦長のタンクにしているが、勿論横長にしても良い。
【００１４】
下端にクリップ７を装着し、クリップ７に樹脂状の球弁８を着座させて負圧作動弁９を形成する。負圧作動弁９は、これに限定されるものでなく、種々の形態にできることは勿論である。タンク３の側方に吸引口１０を突出させ、その上方に、例えば、モ−タ−駆動の回転羽根により負圧を生じさせる、負圧発生部（図面省略）を、水位が一定程度上昇したら吸引部を閉塞する浮き弁（図面省略）等をもうけて水が侵入しないように形成する。１１は吸引口１０の上方に位置させてもうけた空気吐出口であり、１２は排水管である。
【００１５】
１３は元栓であり、地中の凍結深度以下に埋設された弁箱に流入口、流出口、排水孔を有しており、流入口は引き込み管に、流出口は立上管１４に接続され、継手類を介して水用のヘッダー１５、排水、非排水状態を切り換える水用の切換弁１６、同じく湯用の切換弁１７、湯用のヘッダー１８に接続される。ヘッダ−１５、１８の各分岐口に可撓管１９、２０を接続し、可撓管１９、２０をさや管２１、２２で覆う。さや管２１と給湯器２３の間に吸気弁付き逆止弁２４を、給湯器２３とさや管２２の間に吸気弁２５を取り付け、切換弁１６、１７を継手を介してタンク３の吸引口１０に接続する。切換弁１６、１７は２方弁で、ボールバルブのように開閉操作の簡単なものが使用者にとっては便利であり、また損失抵抗が小さく、水残りも少ないという利点はあるが、勿論それに限定されるものではない。
【００１６】
通常状態においては、切換弁１６、１７は閉じているのでタンク３内には湯水が入り込まず、元栓１３および給湯器２３からの湯水は可撓管１９、２０を通って台所、浴室等の末端の蛇口（図示せず）に至っている。
【００１７】
冬、長期留守等で凍結の恐れがあり、水抜きするときは、まず、元栓１３を閉栓状態にする。その後で切換弁１６、１７を開き、末端の湯水の蛇口を全て開放すると、可撓管１９、２０内の湯水は元栓１３の弁箱にもうける排水孔から地中に排出されると同時に、吸引口１０からタンク１内に入り込み、水抜孔５から排水管１２に排出される。
【００１８】
縦配管内の湯水はスムーズに排出されるが、吸気弁付き逆止弁２４、吸気弁２５から入り込んだ空気により、サイホン現象は途切れ、上下の屈折部などにより適宜な勾配を設けていない横配管内の湯水はそのまま残るため、電動吸引装置１をスイッチＯＮにすると、タンク３内が負圧になり、球弁８が下側弁座６に密着して下方からの大気を遮断し、同時に可撓管１９、２０内の湯水は切換弁１６、１７から吸引口１０内に吸い込まれ、タンク３内に排出される。
【００１９】
湯水と同時に空気も吸引するが、空気は空気吐出口１１から排出され、湯水だけがタンク３内に溜まっていく。最大溜まっても水位が吸引口１０以下になるよう、タンク３の大きさを決めておけばよい。
【００２０】
一定時間経過して電動吸引装置１をスイッチＯＦＦにしたときは可撓管１９、２０内の湯水は大部分タンク３内に貯留され、少なくとも可撓管１９、２０内が満水で、凍結し、再通水時に水が出ないという事故は防止できる。電動吸引装置１が作動を停止すると同時に球弁８が下降してクリップ７に着座し、タンク３内に溜まった湯水は水抜孔５から負圧作動弁９を通って排水管１２に排出され、タンク３内は再び空になる。なお、あらかじめ時間がセットされたタイマーを介して電動吸引装置１を家庭のコンセントに接続すれば、使用者が時間を気にする必要がないので、便利である。
【００２１】
電動吸引装置１で吸引できる能力には当然上限があるため、可撓管１９、２０の使用本数が非常に多いような場合には、例えば、まず、水用の切換弁１６を開き、一定時間電動吸引装置１が作動した後で、水用の切換弁１６を閉じて湯用の切換弁１７を開くというような操作が必要となる。操作終了後は、両切換弁１６、１７を閉じ、各蛇口を閉じればよい。次に通水状態にするときは、元栓１３を開栓状態にするだけなので、楽である。
【００２２】
ヘッダーを使用しない通常の配管の場合においても同様で、普通であれば水抜きした後の残水が管内を閉塞するような配管の場合にあっても、再通水時、充分な水の通路は確保されていることになる。特に、門型配管においては、立ち上がり配管と断ち下がり配管の間が負圧になり、吸気弁を設置して管内に大気を導入しなれば、水残りが生じて凍結の原因になるが、本発明においては吸気弁を省略できるという利点がある。
【００２３】
もし、元栓１３を閉じないで切換弁１６、１７を開いた場合にあっては、電動吸引装置１を介して排水管１２に大量の水が排出されることになる。それを防止するには、元栓と切換弁も電動にして、シーケンス制御させるのが最も確実であるが、図３乃至図７に少しでも安価な防止策の実施例を示す。
【００２４】
図３の実施例においては、元栓１３から立上管１４を通ってきた水は、分岐継手２６で水用のヘッダー１５と電動式の３方ボールバルブからなる切換弁２７に分岐され、切換弁２７は分岐継手２６からの水とともに湯用のヘッダー１８からの湯をも遮断している。
【００２５】
分岐継手２６の下端には吸引継手２８を介して、モ−タ−部２９と回転羽根部３０からなる、タンクを有しない電動吸引装置１が吸引口１０で接続されており、さらに、回転羽根部３０から突出した放水口３１を介して排水継手３２に接続され、排水管１２に導かれる。３３は空気口である。
【００２６】
３５は分岐継手２６の上端にストップバルブ３４を介して接続された市販の圧力スイッチであり、水圧がある一定圧力、例えば５０ＫＰａ以下というように、通常の水道圧力以下になったとき初めて通電されるようなものを使用している。ストップバルブ３４は、耐圧検査時、過大な圧力が圧力スイッチ３５に作用するのを防止するためのものである。
【００２７】
図４には切換バルブ２７の要部断面図を示しているが、ボール３６にはＴ状の穴３７を有し、左端を水の配管が接続される入水口３８とし、右端を湯用ヘッダー１８が接続される入湯口３９とし、下端を電動吸引装置１の吸引口１０に接続する水抜口４０とする。図では入水口３８も入湯口３９も閉塞された状態を示しているが、排水時には電動ケース４１に収容されたモ−タ−（図面省略）で９０゜回転させて、入水口３８、入湯口３９と排水口４０を連通させればよい。
【００２８】
電動吸引装置１と、切換バルブ２７および圧力スイッチ３５は１つの制御ボックス（図面省略）内で結線されており、水抜きしようとして、元栓１３を閉め忘れて、制御ボックスに設けられたスイッチを投入しても、給水圧力が圧力スイッチ３５の設定圧力より高いため、切換弁２７に電流が流れず、従って切換弁２７が作動せず、排水管１２に大量の水が流れるという事故を未然に防止することができる。
【００２９】
元栓１３を閉栓状態にした後で、水抜きのためのスイッチを投入すれば、今度は管内の圧力がほぼ大気圧になっているため、圧力スイッチ３５が作動し、電流が流れて、切換弁２７のボール３６が９０゜回転し、一定時間経過後に切換弁２７とシーケンス制御された電動吸引装置１も作動を開始し、配管内の湯水は、入水口３８、入湯口３９から排水口４０を通り、吸引継手２８、吸引口１０、回転羽根部３０、放水口３１、排水継手３２を通って排水管１２に直接、排出される。この時管内の空気の大部分は、排水管継手３２の空気口３３から排出されるようにしている。
【００３０】
上述したように可撓管の数が多いときは、水あるいは湯のいずれか一方だけを先に排出させるようにしておけば良く、シーケンス制御にすれば、スイッチの１回の投入で操作が終了するということも可能になる。そのときはボール３６の穴３７はＴ状でなく、逆Ｌ状になる。
【００３１】
図５には、元栓１３自体にスイッチを取り付けた実施例を示しており、切換弁２７には図４に示すようなモ−タ−駆動弁や、あるいは電磁弁のように、電気で遠隔操作される電動弁を使用している。元栓１３は、地中の弁箱（図面省略）から延長される外套管４２に接続された上部金具４３の上端にナット４４で接続される操作ケース４５を有しており、操作ケース４５に支持部４６をもうけ、支持部４６を支点として垂直方向に回転するレバー４７と操作桿４８を連結して、操作桿４８は回転せず、上下動を行わせるようにしている。
【００３２】
上部金具４３の側方に突起部４９をもうけ、その中に、先端を上部金具４３内にわずかに突出させた押圧体５０および制御ボックスに結線されたマイクロスイッチのような切換スイッチ５１を離脱しないように収容し、操作桿４８の下端部に、上部金具４３の内径よりわずかに小さい大径部５２をもうけている。操作桿４８の下端にはロッド５３を介して、弁箱内を上下動するピストン（図面省略）が連結されている。
【００３３】
図は開栓状態を示しており、切換スイッチ５１は通電ＯＦＦ状態になっている。そのため、制御ボックスのスイッチを投入して水を落とそうとしても図４の切換弁２７は作動することはない。水抜きのため閉栓状態にするときは、レバー４７を押し下げると、レバー４７にピン（図面省略）で連結された操作桿４８は上昇し、それとともにロッド５３に連結されたピストンも弁箱内を上昇し、給水管からの圧力水を遮断する。
【００３４】
その状態で初めて操作桿４８の大径部５２が押圧体５０を押圧して右方に移動させ、切換スイッチ５１が通電可能となり、制御ボックスのスイッチを投入すれば、切換弁２７および電動吸引装置１も作動を開始する。
【００３５】
再び元栓１３を開栓状態にすれば、切換スイッチ５１内のばね（図面省略）に押圧されて押圧体５０が図５の状態に復帰することになる。
【００３６】
図６に示す実施例は、切換弁２７として、通常の止水用バルブを使用し、引き込み管５４から立ち上がる立上管１４および切換弁２７にテープヒーターを巻き付けるなどの加熱手段を施したものであり、切換弁２７は止水機能だけで、排水機能は有していない。本実施例においても切換弁２７に図５の切換スイッチを付属させることは可能であり、また、２枚の接点だけを止水時に接触させるようにして切換スイッチとして使用することもできる。
【００３７】
図７には元栓１３の上部に切換弁２７を形成し、元栓１３と切換弁２７の操作順序の間違いを防止するようにした１実施例を示す。すなわち、流入口５５、流出口５６、排水孔５７をもうけ、内部にシリンダ５８、５９、６０を有する弁箱６１内に収容されるピストン６２は、上記シリンダ５８、５９、６０を摺動する３本の環状パッキン６３、６４、６５を装着し、ロッド５３で延長されて操作桿４８に連結され、弁箱６１は外套管４２で延長され、切換弁本体６６に接続される。
【００３８】
切換弁本体６６は左端に入水口６７を、右端に入湯口６８を、紙面と直角方向に排水口４０を形成し、入水口６７内にばね６９によりＯリングの逆止弁座７０に押圧された止水体７１を挿入しており、入湯口６８にも同様に、ばね６９’によりＯリングの逆止弁座７０’に押圧された止湯体７１’を収容している。操作桿４８の下端部に大径の押圧部７２を全周に亘ってもうけている。
【００３９】
図は元栓１３の通水状態を示しており、引き込み管５４に接続される流入口５５からの水は、流出口５６、立上管１４を通り、水用ヘッダー１５および入水口６７に至り、さらに給湯器２３を介して入湯口６８に至っている。この時は環状パッキン６３、６５、止水体７１、止湯体７１’により漏水は防止されている。
【００４０】
この状態から水抜き操作をするときは、ハンドル７３を回転させて操作桿４８とともにピストン６２を上昇させると良く、まず、環状パッキン６４がシリンダ５９に密着して流入口５５からの水を遮断し、その後で環状パッキン６３がシリンダ５８から離脱するが、同時に操作桿４８の押圧部７２が止水体７１、止湯体７１’を押圧して弁座７０、７０’から離脱させ、排水口４０、排水孔５７から湯水が排出される。図示しないが、排水孔５７には、地中の汚水が弁箱６１内に入り込まないよう、逆止弁が取り付けられる。
【００４１】
つまり、図１において、元栓１３を閉栓にしないで切換弁１６、１７を開く、という操作ミスは完全に防止できることになる。再び通水状態にするときは、止水体７１、止湯体７１’が先に閉じ、環状パッキン６３がシリンダ５８に密着した後で環状パッキン６４がシリンダ５９から離脱して通水が行われる。
【００４２】
止水体７１、止湯体７１’を用いる代わりに、入水口６７、入湯口６８、排水口４０を段違いに形成し、Ｏリングで通止水するようにしても良い。また、図４のような３方ボールバルブを使用し、操作桿４８は定位置で回転し、ピストン６２は回転せず、上下動させるようにすることもできる。さらに、図６のような元栓２７に適用しても良い。
【００４３】
手動で操作する代わりに、モ−タ−駆動で遠隔操作するようにすれば、電動吸引装置１とシーケンス制御できるので、切換弁を開く前に電動吸引装置を作動させ、排水が完全に終わらない内にタイマーの働きで電動吸引装置１の作動が終了する、あるいはタンク式の場合は、タンク３内に水が入りきれなくなる、という事故も防止できる。図３の実施例においても、あるいは図５の実施例を電動にして、電動吸引装置１と切換弁２７をシーケンス制御すれば同様の効果がある。
【００４４】
流出口５６を弁箱６１にもうけず、切換弁本体６６にもうけて外套管４２内を流路とする形式のものを採用すれば、立上管１４を省略することもできる。その場合、弁構造が異なるのは勿論である。
【００４５】
このように、横配管内の水を電動吸引装置で強制吸引する方式を採用しているので、交差配管のように上がり下がり部分が生じても、考えられる通常の床転がし配管程度では、電動吸引装置に一定の吸い込み能力さえあれば、可撓管内が閉塞されるような水残りは生ぜず、従って、凍結により、再通水が不可能になるという事故も生じない。なお、電動吸引装置としては家庭用電気掃除機を使用することも可能であり、図１のタンク３の空気吐出口１１を上端に垂直にもうけ、水抜き時に、電気掃除機のホースをそこに差し込み、作動させるようにしても良く、図１と同様の効果が期待できる上、コストが安く付く利点がある。電気掃除機には、本体を屋内または屋外に設置し、各部屋にホース差込口をもうける形式のものも含まれるのは勿論である。
【００４６】
【発明の効果】
上述したように本発明においては、元栓を閉栓にした後で、切換弁を開き、電動吸引装置を一定時間作動させて、配管内の空気と湯水をともに外部に排出することにより、従来の分岐配管であろうと、ヘッダ−配管であろうと、確実に配管内の水抜きができ、そのため、水残りを考慮して配管が制約されるようなこともなく、門型配管においても吸気弁を省略することができ、さらに、操作ミスにより、排水管に給水管から大量の水を排出する事故も防止できる、水道配管の凍結防止装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のヘッダ−配管の場合の装置概略図である。
【図２】本発明の電動吸引装置のタンクの１実施例を示す、部分縦断面図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す、ヘッダー配管の場合の装置要部概略図である。
【図４】本発明の切換弁の１実施例を示す縦断面図である。
【図５】本発明の元栓の１実施例を示す、部分縦断面図である。
【図６】本発明の元栓の他の実施例を示す装置概略図である。
【図７】本発明の元栓と切換弁の他の一つの実施例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 電動吸引装置
３ タンク
１３ 元栓
１４ 立上管
１５、１８ ヘッダー
１６、１７、２７ 切換弁
３５ 圧力スイッチ
５１ 切換スイッチ
５４ 引き込み管

Claims (3)

1. 引き込み管に接続される元栓と、その下流側配管に接続され、通常状態は閉じていて、凍結の恐れがあるときは元栓の閉栓以降に開栓すべき切換弁と、さらにその下流側の、上記切換弁に吸引口が接続されて、水と空気をともに吸引、排出できる電動吸引装置とを備え、水抜き時は電動吸引装置を作動させて配管内の水を切換弁と電動吸引装置を介して強制的に外部に排出することを特徴とした水道配管の凍結防止装置。
2. 上記切換弁を電動にするとともに、元栓から切換弁の間に圧力スイッチをもうけ、配管内の圧力が一定以下になったとき、上記圧力スイッチが働いて、初めて切換弁が開き得るようにしたことを特徴とする、請求項１記載の水道配管の凍結防止装置。
3. 上記切換弁を電動にするとともに、元栓に切換スイッチを付属させ、元栓を閉栓状態にしたときに切換スイッチが働いて、初めて切換弁が開き得るようにしたことを特徴とする、請求項１記載の水道配管の凍結防止装置。

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