JP3636377B2 - Freezing prevention device - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は上水道など送水配管内の水の凍結を防止する凍結防止装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、感温センサなどを用いることなく、水の物性を利用して水道配管の凍結を確実に防止できる凍結防止装置が提案されている(特開平1−287320号公報,特開平1−304230号公報)。この凍結防止装置は、送水配管の開口部に固定されるシリンダと、シリンダの内部に摺動自在に挿通され、弁口を開閉する弁体と、弁体外周面とシリンダ内周面との間の環状空間に形成され、水凝固時の体積膨張作用により弁体を開弁動作させる作動室と、上記弁体の内部に形成され、弁体の開弁動作により送水配管内部の水を外部に排出する排水通路と、送水配管内部と上記作動室とを結ぶ給水通路とを設けたものである。
この場合には、弁体の開弁動作により送水配管内の水が弁体内部の排水通路から流出するため、送水配管の水の保有する熱が弁体に伝わって作動室内の氷を溶かし、弁体を閉動作させることができる。つまり、排水通路を流れる水の保有熱によって作動室の氷を融解させるので、寒冷期でも短時間で弁体を閉じることができ、排水を節約できる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記の凍結防止装置の場合、作動室はシリンダの内面と弁体の外面との間の環状空間に形成されている。そのため、作動室の水が凝固して体積膨張した時、その膨張圧力を受けて弁体が軸方向に移動する必要がある。ところが、作動室内で凝固した氷は作動室の内側壁を構成する弁体の外面に密着し、この氷が弁体の軸方向移動を阻害する恐れがあった。その結果、作動室内の水がかなりの程度凝固し、膨張圧力が弁体への氷の密着力に打ち勝って弁体を軸方向に移動させるまで開弁できず、外気温度の低下に対して鋭敏に動作できない場合があった。
【0004】
本発明の目的は、作動室の水凝固時における弁体の軸方向移動を円滑に行うことができ、外気温度の低下に対して極めて鋭敏に動作する凍結防止装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の凍結防止装置は、一端部が送水配管の開口部に接続され、この一端部側に弁口が形成された筒形のボデーと、上記ボデーの内部に同心状に固定されたスリーブと、上記ボデーの内面とスリーブの外面との間に形成され、内部に水を貯留する円筒状の作動室と、上記作動室の一端側を封止する封止部を有するとともに、作動室内の水凝固時の体積膨張作用により上記ボデーおよびスリーブに対して軸方向に摺動し、上記弁口を開く弁体と、上記弁体の開弁動作により、上記送水配管内部の水を弁口からスリーブの内側を通って外部へ排出する排水通路と、上記ボデーの側壁部に形成され、上記送水配管の内部と作動室の他端部とを連通させ、上記作動室より先に凍結して封止される給水通路と、を具備したものである。
また、上記ボデーの一端部側に送水配管との間を中継するジョイントを接続し、ジョイントと弁体との間に、弁体を閉弁方向に付勢するスプリングを介装するのが望ましい。
【0006】
【作用】
作動室はシリンダとスリーブとの間に形成されているので、作動室の水凝固により体積膨張が起こると、作動室の一端側を封止している弁体が軸方向に押される。この弁体の軸方向移動により、弁口が開かれ、送水配管内部の水が弁口からスリーブの内側を通って外部に排出される。
水凝固時の体積膨張圧力が弁体に対して軸方向にのみ作用するので、弁体は非常に円滑に軸方向に移動でき、作動室内の水が僅かに凝固しただけで、鋭敏な開弁動作を行うことができる。
送水配管内部の水が排水通路を通って外部に排出されると、その水の持つ保有熱が弁体、ボデーあるいはスリーブを介して作動室に伝わり、内部の氷を溶かす。そのため、作動室の体積が小さくなり、弁体は送水配管の水圧あるいはスプリング力などによって自動的に閉弁する。
【0007】
【実施例】
図1〜図3は本発明にかかる凍結防止装置Aの一例を示す。
上水道配管などの送水配管1の途中にはT形継手2が接続されており、この継手2の下部接続口2aにはジョイント4を介して凍結防止装置Aの円筒形のボデー3が接続されている。配管1,継手2およびジョイント4はテーパねじ1a,2b,4aによって螺着しているため、互いにシールされている。ジョイント4とボデー3とは通常のねじ4b,3aで螺着されており、両者の間にOリングのようなシール材5を介在させることより水漏れが防止されている。
ボデー3の上端開口部、即ちジョイント4側の開口部には、内側に若干突出した弁口6が形成されている。
【0008】
ボデー3の下部内側には略円筒形のスリーブ10が挿入され、ボデー3の下端部に螺着されたニップル15でスリーブ10の下端フランジ10aをボデー3の下面に圧着することにより、ボデー3の内部に同心状に固定されている。そのため、ボデー3の内面とスリーブ10の外面との間には、内部に水を貯留する円筒状の作動室7が形成される。作動室7の下端側は、ボデー3とスリーブ10との間に配置したOリングのようなシール材11によって閉じられている。作動室7の下端部は、ボデー3とスリーブ10との狭い隙間12を介して、スリーブ10の外周面の環状溝によって形成された環状空間13に連通しており、この環状空間13はボデー3の側壁部に軸方向に形成された給水通路8を介してジョイント4の内部と連通している。給水通路8はボデー3の側壁部に下端部近傍まで延びるように一体形成された膨出部9(図2参照)の内部に形成されている。
【0009】
上記ニップル15は、スリーブ10をボデー3に固定するための固定具としての機能の他に、ホースなどをつなぐための接続具としての機能と、後述する排水パイプ29の下端に溜まった水滴が凝固するのを防止する風除けおよび保護筒としての機能とを有する。
上記のような狭い隙間12を設けたのは、給水通路8の下部または作動室7の下部が少しでも凍結すれば、作動室7と給水通路8との間を閉止できるようにするためである。また、環状空間13を設けたのは、後述するブロー弁32により作動室7内の空気を脱気する際、給水通路8から作動室7へスリーブ10の全周から水を導入させ、脱気をスムーズに行うためである。
上記給水通路8の下端部を作動室7の上部に接続することもできるが、この場合にはジョイント4内の水の保有熱により作動室7より早期に凍結させることが難しい。これに対し、実施例のように給水通路8を作動室7の下端側に接続し、給水通路8を作動室7の外側に形成すれば、ジョイント4内の水の保有熱による影響を少なくできるとともに、給水通路8の放熱面積を大きくできる。そのため、外気温度が低下した時、給水通路8が作動室7より早く凍結し、作動室7と送水配管1との間を閉止できる。また、後述する排水通路を流れる水による融解は作動室7より遅い。
【0010】
ボデー3の上部内側には、図3に示す弁体20が軸方向に移動自在に挿入されている。この弁体20の下端部には、ボデー3とスリーブ10との間に挿入される円筒形の封止部21が一体に形成されており、この封止部21の内外周には作動室7の上端側をシールするOリング等のシール材22,23が取り付けられている。弁体20の上端部には、上記弁口6を開閉するシール用パッキン25を備えたばね受け具24が螺着一体化されている。
ばね受け具24の上面とジョイント4の上端部の内側段差部4cとの間には、パッキン25を弁口6に押し付けるための閉弁用のスプリング26が配置されている。なお、ジョイント4の内側段差部4cには、上記スプリング26の圧接力によってスクリーン27が同時に保持されている。このスクリーン27は、送水配管1内部のスケール等がボデー3内に入るのを防止している。
弁口6の下側と弁体20の上面との隙間には、クリーニング用リング28が上下動自在に配置されている。このリング28は、弁口6が開かれた時、弁口6を流れる水の流れによって上下に揺動し、弁体20が摺接するボデー3の内壁面を自動的にクリーニングするものである。
【0011】
弁体20の中央部には、側方へ貫通する排水孔20aが形成され、かつ弁体20の軸心部には排水パイプ29の上端部が挿着されている。排水パイプ29は四フッ化エチレン樹脂などの内面が円滑なパイプで構成され、このパイプ29の上端は排水孔20aに連通している。排水パイプ29はスリーブ10の中心孔10bの中を下方へ貫通している。
弁体20が弁口6を開いた時、送水配管1内の水は、弁口6から上記排水孔20a、排水パイプ29を通り、外部へ排水される。したがって、排水孔20aおよび排水パイプ29により排水通路が形成される。
なお、排水パイプ29は、送水配管1内の水を排水する際に、水滴が弁体20とスリーブ10との間やスリーブ10の内面に付着して、氷結するのを防止するものである。しかし、排水パイプ29が熱伝導性の低い材料で形成されているため、排水時の水の保有熱がスリーブ10に伝わり難くなるが、後述するように作動室7の水が僅かに溶けただけで閉弁されるので、排水パイプ29による影響は殆どない。なお、必要に応じて排水パイプ29を省略あるいは図示のものより短くし、排水がスリーブ10の内面を伝って流れるようにしてもよい。
排水パイプ29とスリーブ10の下端部との間には、所定幅の空隙30が設けられている。この空隙30により、排水パイプ29からスリーブ10への熱伝導性を低くし、排水パイプ29内を通る水の保有熱によって隙間12や環状空間13に凝固した氷が溶けるのを防止している。
【0012】
ボデー3は真鍮のような熱伝導度の高い材料で形成されている。そのため、外気温度が低下した時、給水通路8や作動室7の水の保有熱は外壁を構成するボデー3の外表面から放散され、給水通路8や作動室7内の水を速やかに凝固させる。しかも、作動室7は薄肉な円筒状空間で構成されているため、容積に対するボデー3との接触面積が大きく、外気温度に迅速に反応できる。
一方、弁体20はボデー3より熱伝導度の低い材料(例えばステンレス)で形成されている。そのため、敏感な開弁作動を行うことができる。即ち、弁体20もボデー3と同様に熱伝導度の高い材料で形成した場合、ジョイント4内部の水の保有熱が弁体20を介して作動室7に伝わり、作動室7の水の凝固を遅らせる可能性がある。これに対し、弁体20をボデー3に比べて熱伝導度の低い材料で形成すれば、ジョイント4から弁体20を介して作動室7に伝わる熱量が少なくなり、作動室7の水を速やかに凝固させることができるからである。
また、スリーブ10もボデー3より熱伝導度の低い材料(例えばステンレス)で形成されている。その理由は、作動室7の内壁を構成するスリーブ10の内側は外気に比べて温かい空気層であるため、その空気層の熱が作動室7に伝わるのを抑制し、作動室7の水の凝固が遅れるのを防止するためである。
【0013】
上記作動室7の上部に位置するボデー3の側壁には、内側端部が弁体20の封止部21の外周面に通じ、外側端部が外部に通じるブロー孔30が形成されている。ブロー孔30の外側端部には雌ねじ31が形成され、この雌ねじ31にブロー孔30を開閉自在なブロー弁32が螺合している。
ブロー弁32を開くと、作動室7の内圧が低下するため、送水配管1内の水は給水通路8を通って作動室7に下方より導入される。それに伴って、作動室7の水は弁体20の外周面とボデー3との隙間から、ブロー孔30およびブロー弁32の排出孔33を介して排出されるが、同時に作動室7の上部に溜まった空気も水とともに排出される。特に、空気は圧縮性流体であるため、作動室7に空気が少しでも残留していると、弁体20の開弁動作を著しく遅らせることになるが、上記のように給水通路8が作動室7の最下部に連通し、ブロー孔30が作動室7の最上部に連通しているので、作動室7の残留空気を効率良く排出できる。
【0014】
次に、上記構成の凍結防止装置の作動を説明する。
外気温度が零度以下に低下すると、給水通路8および作動室7内の水の保有熱がボデー3を介して放出され、給水通路8の水が先に凍結し、しかる後作動室7内の水が凝固し始める。特に、ジョイント4内部の水の保有熱の影響のため、作動室7の内、ジョイント4に近い上部に比べて、下部の方が早く凝固する。作動室7内の水が凝固し始めると、給水通路8は既に凍結して閉止されているので、作動室7の水凝固時の体積膨張によって弁体20が押し上げられ、弁口6を開く。そのため、送水配管1内の水がジョイント4、弁口6、排水孔20aおよび排水パイプ29を通って外部に排出される。その結果、送水配管1内の水の流通を促して送水配管1の凍結を防止できるとともに、排出される水の保有熱が、ボデー3、弁体20あるいはスリーブ10を介して作動室7に伝導され、作動室7の氷を溶かす。その結果、作動室7の体積が縮小し、弁体20は送水配管1の水圧およびスプリング26のばね力によって押し下げられ、閉弁する。以後、上記の動作を繰り返す。
【0015】
上記開弁動作において、弁体20は作動室10の上端側に配置されており、作動室10の体積膨張による軸方向力のみを受けることになる。そのため、弁体20の軸方向移動が非常に円滑となり、作動室10の僅かな体積膨張でも弁体20が弁口6を開くことができる。つまり、作動室7の中の水がシャーベット状に凝固し始めるだけで開弁でき、外気温度の低下に対し非常に鋭敏に反応できる。したがって、送水配管1などの他の配管の凍結を確実に防止できる。しかも、弁口6を開いて排水した時、排水の保有熱により作動室7内のシャーベット状の氷は速やかに溶けるので、多量の水が無駄に排出されることなく閉弁できる。
【0016】
本発明の凍結防止装置は、図1のような送水配管1の途中に取り付ける場合に限らず、あらゆる部位に取り付けることが可能である。
図4は本発明の凍結防止装置Aを、配管末端部の給水栓の近傍に取り付けた例を示す。
コンクリート柱などの側壁40に送水配管1の端部が開口しており、この開口端部にジョイント41を介して給水栓42が接続されている。ジョイント41の下部接続口41aには、凍結防止装置Aがジョイント4を介して接続されている。ジョイント41の内部には、樹脂製の循環パイプ43が挿通され、一端のフランジ43aをジョイント41の導入口に係止することにより、抜け止めされている。循環パイプ43の他端部は給水栓42の中に挿入されている。
そのため、凍結防止装置Aの弁体20が開いた時、送水配管1の水は矢印で示すように、給水栓42の中に入った後、循環パイプ43の外側を通って凍結防止装置Aへ流れる。そのため、給水栓42の凍結を確実に防止できる。
なお、給水栓42を開いた時に、パイプ43の外側の空間が負圧になるのを防止するため、パイプ43の内外を連通させる負圧防止孔43bが形成されている。
【0017】
上記実施例では、凍結防止装置Aのボデー3をジョイント4を介して送水配管1に接続した例を示したが、ボデー3を送水配管1に直接接続してもよい。ただ、ジョイント4を用いれば、送水配管1側の接続口の直径が異なる場合でもジョイント4を交換するだけで簡単に対応できるとともに、水道配管で一般に用いられているテーパネジを容易に形成できる利点がある。また、弁体20を閉弁方向に付勢するスプリング26やスクリーン27の配置も簡単となる。
【0018】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、作動室をシリンダとスリーブとの間に形成し、弁体の一部が作動室の一端側を封止するようにしたので、作動室の水凝固時の体積膨張圧力を弁体に対して軸方向にのみ作用させることができ、弁体は円滑に軸方向に移動できる。そのため、作動室内の水が僅かに凝固しただけで開弁でき、外気温度の低下に対して極めて鋭敏に動作する凍結防止装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる凍結防止装置の一例の全体断面図である。
【図2】図1のB−B線断面図である。
【図3】弁体の斜視図である。
【図4】本発明の凍結防止装置を給水栓近傍に取り付けた例の断面図である。
【符号の説明】
1 送水配管
3 ボデー
4 ジョイント
6 弁口
7 作動室
8 給水通路
10 スリーブ
20 弁体
26 閉弁用スプリング
29 排水パイプ
30 ブロー孔
32 ブロー弁[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a freeze prevention device for preventing freezing of water in a water supply pipe such as a water supply.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, anti-freezing devices have been proposed that can reliably prevent freezing of water pipes using the physical properties of water without using a temperature sensor or the like (JP-A-1-287320, JP-A-1-304230). Publication). This anti-freezing device includes a cylinder that is fixed to an opening of a water supply pipe, a valve body that is slidably inserted into the cylinder, and that opens and closes a valve port, and between a valve body outer peripheral surface and a cylinder inner peripheral surface. Formed in the annular space, and is formed inside the valve body to open the valve body by the volume expansion action at the time of water coagulation, and the water inside the water supply pipe is made outside by the valve body opening operation. A drainage passage for discharging and a water supply passage connecting the inside of the water supply pipe and the working chamber are provided.
In this case, since the water in the water supply pipe flows out of the drainage passage inside the valve body due to the valve opening operation of the valve body, the heat held by the water in the water supply pipe is transmitted to the valve body to melt the ice in the working chamber, The valve body can be closed. That is, since the ice in the working chamber is melted by the retained heat of the water flowing through the drainage passage, the valve body can be closed in a short time even in the cold season, and drainage can be saved.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of the anti-freezing device described above, the working chamber is formed in an annular space between the inner surface of the cylinder and the outer surface of the valve body. Therefore, when the water in the working chamber is solidified and undergoes volume expansion, the valve body needs to move in the axial direction under the expansion pressure. However, the ice solidified in the working chamber is in close contact with the outer surface of the valve body constituting the inner wall of the working chamber, and this ice may hinder the axial movement of the valve body. As a result, the water in the working chamber solidifies to a considerable extent, and the valve cannot be opened until the expansion pressure overcomes the adhesion force of ice to the valve body and moves the valve body in the axial direction, and is sensitive to a decrease in the outside air temperature. There was a case that could not work.
[0004]
An object of the present invention is to provide an anti-freezing device that can smoothly move the valve body in the axial direction during water coagulation of the working chamber and operates extremely sensitively to a decrease in the outside air temperature.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the freeze prevention device of the present invention has one end connected to the opening of the water feed pipe, a cylindrical shaped body which valve port is formed on the one end side, concentric with the interior of the body a sleeve which is fixed in, is formed between the inner and outer surfaces of the sleeve of the body, a cylindrical working chamber for storing water therein, a seal for sealing the one end of the working chamber and having, axially slidable relative to the body and sleeve by volume expansion action during water coagulation of the working chamber, and the valve open mouth valve, the valve opening operation of the valve body, the interior the water pipe A drainage passage for discharging water from the valve port to the outside through the inside of the sleeve and the side wall portion of the body, the inside of the water supply pipe and the other end portion of the working chamber communicate with each other, from the working chamber a water supply passage which is sealed by freezing above, also equipped with a It is.
Moreover , it is desirable to connect a joint that relays between the water supply pipe to one end of the body, and to interpose a spring that biases the valve body in the valve closing direction between the joint and the valve body.
[0006]
[Action]
Since the working chamber is formed between the cylinder and the sleeve, when volume expansion occurs due to water coagulation of the working chamber, the valve body sealing one end side of the working chamber is pushed in the axial direction. By the axial movement of the valve body, the valve port is opened, and water inside the water supply pipe is discharged from the valve port to the outside through the inside of the sleeve.
Since the volume expansion pressure during water coagulation acts only on the valve body in the axial direction, the valve body can move very smoothly in the axial direction, and the valve opens sharply even if the water in the working chamber is slightly solidified. The action can be performed.
When the water inside the water supply pipe is discharged to the outside through the drainage passage, the retained heat of the water is transferred to the working chamber through the valve body, body or sleeve, and the internal ice is melted. Therefore, the volume of the working chamber is reduced, and the valve body is automatically closed by the water pressure of the water supply pipe or the spring force.
[0007]
【Example】
1 to 3 show an example of an antifreezing device A according to the present invention.
A T-
A valve port 6 that protrudes slightly inward is formed at the upper end opening of the
[0008]
A substantially
[0009]
The
The reason why the
Although the lower end portion of the
[0010]
A
A
In the gap between the lower side of the valve port 6 and the upper surface of the
[0011]
A drain hole 20 a penetrating to the side is formed in the central portion of the
When the
The
A gap 30 having a predetermined width is provided between the
[0012]
The
On the other hand, the
The
[0013]
A blow hole 30 is formed in the side wall of the
When the blow valve 32 is opened, the internal pressure of the working
[0014]
Next, the operation of the antifreezing device having the above configuration will be described.
When the outside air temperature drops below zero degrees, the heat retained in the
[0015]
In the valve opening operation, the
[0016]
The anti-freezing device of the present invention is not limited to being attached in the middle of the water supply pipe 1 as shown in FIG.
FIG. 4 shows an example in which the antifreezing device A of the present invention is attached in the vicinity of the water tap at the end of the pipe.
An end portion of the water supply pipe 1 is opened in a
Therefore, when the
In order to prevent the space outside the
[0017]
In the said Example, although the
[0018]
【The invention's effect】
As apparent from the above description, according to the present invention, the working chamber is formed between the cylinder and the sleeve, and a part of the valve body seals one end side of the working chamber. The volume expansion pressure during water coagulation can be applied only to the valve body in the axial direction, and the valve body can smoothly move in the axial direction. Therefore, it is possible to obtain an antifreezing device that can be opened just by slightly solidifying water in the working chamber and that operates extremely sensitively to a decrease in the outside air temperature.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall cross-sectional view of an example of an anti-freezing device according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
FIG. 3 is a perspective view of a valve body.
FIG. 4 is a cross-sectional view of an example in which the freeze prevention device of the present invention is attached in the vicinity of a water tap.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
上記ボデーの内部に同心状に固定されたスリーブと、
上記ボデーの内面とスリーブの外面との間に形成され、内部に水を貯留する円筒状の作動室と、
上記作動室の一端側を封止する封止部を有するとともに、作動室内の水凝固時の体積膨張作用により上記ボデーおよびスリーブに対して軸方向に摺動し、上記弁口を開く弁体と、
上記弁体の開弁動作により、上記送水配管内部の水を弁口からスリーブの内側を通って外部へ排出する排水通路と、
上記ボデーの側壁部に形成され、上記送水配管の内部と作動室の他端部とを連通させ、上記作動室より先に凍結して封止される給水通路と、を具備したことを特徴とする凍結防止装置。A cylindrical body having one end connected to the opening of the water supply pipe and a valve port formed on the one end;
A sleeve fixed coaxially inside said body,
Is formed between the outer surface of the inner surface and the sleeve of the body, a cylindrical working chamber for storing water therein,
A valve body that seals one end side of the working chamber, and that slides in an axial direction with respect to the body and the sleeve by a volume expansion action during water coagulation in the working chamber and opens the valve port; ,
The valve opening operation of the valve body, a drain passage for discharging to the outside through the inside of the sleeve the water inside the water supply pipe from the valve port,
A water supply passage formed on the side wall of the body, communicating the interior of the water supply pipe with the other end of the working chamber, and being frozen and sealed before the working chamber , Anti-freezing device.
上記ボデーの一端部側には、上記送水配管との間を中継するジョイントが接続され、上記ジョイントと上記弁体との間に、上記弁体を閉弁方向に付勢するスプリングが介装されていることを特徴とする凍結防止装置。The freeze prevention device according to claim 1,
A joint that relays between the body and the water supply pipe is connected to one end of the body, and a spring that biases the valve body in the valve closing direction is interposed between the joint and the valve body. An anti-freezing device characterized by that.
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