JP3977833B2

JP3977833B2 - 自動複合排水弁

Info

Publication number: JP3977833B2
Application number: JP2004279295A
Authority: JP
Inventors: 義憲吉原; 信三郎菅野
Original assignee: 北海道水道機材株式会社
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2024-09-27
Also published as: JP2006090506A

Description

本発明は一般に、自動排水弁に関する。より詳細には、本発明は、２つの流入口を有し、一方の流入口に接続された配管内の水圧がなくなったときに両方の流入口に接続された配管内の水を自動的に排水するように構成された自動複合排水弁に関する。

寒冷地においては、水道管内の水の凍結を防止すべく、一般的に凍結深度以下に水抜栓が設置されている。水抜栓は、使用に際して、給水状態から水抜き状態に操作をすることによって水道管内の水を排出し、これにより水道管内の水の凍結を防止しようとするものである。

しかしながら、給湯機や配管の構造によっては、水抜栓と別のバルブをそれぞれ操作しなければ、水抜きすることができないという課題があった。したがって、水抜栓と別のバルブをそれぞれ操作しなくとも自動的に水抜きすることができる器具が望まれている。

本発明は、このような状況に鑑みて開発されたものであって、特に流入口が２つとなる箇所に配置され、２つの流入口からの排水を自動的に行うことができる自動複合排水弁を提供することを目的としている。

本願請求項１に記載された自動複合排水弁は、ほぼ円筒形の本体を備え、本体の内部に、一端に第１流入口となる小径孔部が設けられ、他端に第２流入口となる大径孔部が設けられ、大径孔部と小径孔部との間に中径孔部が設けられており、中径孔部に、前記第１流入口と連通する第１排水口および前記第２流入口と連通する第２排水口がそれぞれ設けられており、前記本体内に収容され、スプリングにより前記大径孔部の方へ押されているピストンを更に備え、ピストンが、前記大径孔部の内径よりも僅かに小さな外径をもつ第１部分と、前記小径孔部の内径よりも僅かに小さな外径をもつ第２部分と、第１部分と第２部分との間に位置する第３部分とを有し、前記ピストンの第１部分の側の内部に形成された空洞部内に収容され、別のスプリングにより前記第１部分の方へ押されている排水弁を更に備え、前記第２流入口から給水されると、前記排水弁が、前記別のスプリングのバネ力に抗して前記空洞部の内部の方へ押されて第２流入口と第２排水口との連通を遮断し、次いで、前記ピストンが、前記スプリングのバネ力に抗して前記小径孔部の方へ押されて第１流入口と第１排水口との連通を遮断し、前記第２流入口からの給水が停止されて水圧がなくなると、第１流入口が第１排水口と連通し、第２流入口が前記ピストンの第３部分に設けられた貫通孔を介して第２排水口と連通するように構成されていることを特徴とするものである。

本発明の自動複合排水弁により、水抜栓を操作しさえすれば、２つの流入口からの排水を自動的に行うことが可能になった。

次に、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１および図２において全体として参照符号１０で示される本発明の好ましい実施の形態に係る自動複合排水弁は、本体１２を備えている。本体１２は、ほぼ円筒形の形状を有しており、その内部には、一端に大径孔部１４が設けられ、他端に小径孔部１６が設けられ、大径孔部１４と小径孔部１６との間に、大径孔部１４の内径と小径孔部１６の内径の中間の内径をもつ中径孔部１８が設けられている。

また、本体１２には、大径孔部１４が設けられている側の外面に、雄ねじ１２ａが設けられており、小径孔部１６が設けられている側の外面に、雄ねじ１２ｂが設けられている。さらに、中径孔部１８の壁面には、第１排水口２０及び第２排水口２２が設けられており、第１排水口２０と第２排水口２２との間に位置する中径孔部１８の壁面は、内方に僅かに突出した突出部分１８ａを有している。なお、図１および図２に示される第１及び第２排水口２０、２２の雌ねじは、排水口に排水管（図示せず）をねじ込むときにそれぞれ用いられる。

自動複合排水弁１０は又、本体１２内に収容されるピストン２４を備えている。ピストン２４は、大径孔部１４の内径よりも僅かに小さな外径をもつほぼ円柱形の第１部分２６（面積Ａ₁ ）と、小径孔部１６の内径よりも僅かに小さな外径をもつほぼ円柱形の第２部分２８（面積Ａ₂ ）と、第１部分２６と第２部分２８との間に位置し、中径孔部１８の突出部分１８ａの内径よりも僅かに小さな外径をもつほぼ円筒形の第３部分３０とを有している。

自動複合排水弁１０は又、ピストン２４の第１部分２６の側の内部に形成された空洞部３２内に収容される排水弁３４を備えている。空洞部３２は、ピストン２４の端部の側の大径部分３２ａと、ピストン２４の内部の側に位置する小径部分３２ｂとに大別される。一方、排水弁３４は、ピストン２４の端部の側に位置し、ピストン２４の空洞部３２の大径部分３２ａの内径よりも僅かに小さな外径をもつ基端部分３４ａと、ピストン２４の内部の側に位置し、ピストン２４の空洞部３２の小径部分３２ｂの内径よりも小さな外径をもつ先端部分３４ｂとを有している。

ピストン２４の空洞部３２内には、その端部に隣接した箇所に、排水弁３４が空洞部３２から脱落するのを防止するための第１ストッパ３２ｃが配置されている。また、ピストン２４の空洞部３２内の空洞部３２の先端と排水弁３４の基端部分３４ａの先端との間には、排水弁３４を空洞部３２の端部の方へ（図１では、右方へ）押すための第１スプリング３６が配置されており、排水弁３４は、後述するように排水弁３４に水圧が実質的に作用しない状態では、第１スプリング３６のバネ力により、空洞部３２の端部の方へ押されて排水弁３４の端部がストッパ３２ｃに当たっている（図２参照）。さらに、排水弁３４の基端部分３４ａには、排水弁３４に水圧が実質的に作用しない状態（換言すると、排水弁３４が空洞部３２の端部の方へ付勢されている状態）において、ピストン２４の第３部分３０に設けられた貫通孔３０ａを介して、ピストン２４の空洞部３２の端部と第２排水口２２とを連通させる溝３４ａ１が形成されている。

また、ピストン２４の第２部分２８の先端には、ピストン２４を大径孔部１４の方へ（図１では、右方へ）押すための第２スプリング３８が配置されており、ピストン２４は、後述するようにピストン２４の第１部分２６に水圧が実質的に作用しない状態では、第２スプリング３８のバネ力により、大径孔部１４の端部の方へ押され、大径孔部１４の端部に隣接した箇所に配置された第２ストッパ４０に当たっている（図２参照）。また、ピストン２４の第２部分２８には、ピストン２４の第１部分２６に水圧が実質的に作用しない状態（換言すると、ピストン２４が大径孔部１４の端部の方へ押されている状態）において、本体１２の小径孔部１６と第１排水口２０とを連通させる溝２８ａが形成されている。

ピストン２４の第１部分２６の外周に設けられた溝には、第１パッキン４２が装着され、中径孔部１８の突出部分１８ａの外周に設けられた溝には、第２パッキン４４が装着されている。また、図中において、参照符号４６、４８は、第３、第４パッキンをそれぞれ示している。

自動複合排水弁１０は更に、本体１２の大径孔部１４の側に、袋ナット５２を用いて接続された接続アダプター５０を備えている。接続アダプター５０は、内部に貫通穴５０ａが設けられたほぼ円筒形の形状を有している（小径孔部１６が第１流入口Ｘとなり、貫通穴５０ａが第２流入口Ｙとなる）。

本体１２の小径孔部１６、および接続アダプター５０の貫通穴５０ａには、水中のゴミ等を除去するためのストレーナ５４、５６がそれぞれ装着されているが、これらのストレーナ５４、５６は、本発明の自動複合排水弁１０に必須の構成要素ではない。

なお、第２排水口２２への排水が可能な第２流入口Ｙの最大残存水圧Ｐ_max （Ｎ／ｍｍ² ）は、下記の式（１）によって決定される。
Ｐ_max （Ｎ／ｍｍ² ）＝Ｆ₁ ／Ａ₃ （１）
ここで、Ｆ₁ ：第１スプリング３６のバネ力（Ｎ）
Ａ₃ ：排水弁３４の基端部分３４ａの面積（ｍｍ² ）

次に、図５（ａ）〜図５（ｄ）を参照して、以上のように構成された自動複合排水弁１０の作動について説明する。本例では、第１流入口Ｘに給湯管が接続され、第２流入口Ｙに給水管が接続されているものとして説明する。一般的に、自動複合排水弁１０を作動させる水圧を得るために、第２流入口Ｙの側に安定した系統である給水管を接続する方が有利である。

図５（ａ）に示される給水前の状態では、第１流入口Ｘ／第２流入口Ｙに給湯／給水されていないため、ピストン２４は第２スプリング３８により、排水弁３４は第１スプリング３６により、それぞれ右方に押され、第１流入口Ｘは第１排水口２０、第２流入口Ｙは第２排水口２２とそれぞれ連通している。そのような状態で第２流入口Ｙに給水すると、排水弁３４の基端部分３４ａに水圧が加えられるため、排水弁３４は、第１スプリング３６のバネ力に抗して左方に押され、第４パッキン４８が空洞部３２内のシート面３２ｄ（図１参照）に接するため、第２流入口Ｙと第２排水口２２との連通が遮断される。さらに、ピストン２４の第１部分２６に加えられる水圧により、ピストン２４は、第２スプリング３８のバネ力に抗して左方に押され、第３パッキン４６が本体１２の中径孔部１８のシート面１８ｂ（図１参照）に接するため、第１流入口Ｘと第１排水口２０との連通が遮断される（図５（ｂ）参照）。なお、第１流入口Ｘと第２流入口Ｙの水圧が同じであっても、ピストン２４の第１部分２６の面積Ａ₁ が第２部分２８の面積Ａ₂ よりも大きいので、ピストン２４は、第２スプリング３８のバネ力に抗して左方に移動することができる。

図５（ｃ）は、初期排水状態を示している。水抜栓等により水抜状態になると、流入口Ｙに接続された立上り管の残存水圧が残るが、第１スプリング３６のバネ力により、排水弁３４が右方に押されて流入口Ｙと第２排水口２２が連通し、第２流入口Ｙからの水は、排水弁３４の孔３４ａ１を介して、第２排水口２２から排出される。なお、上記式（１）のように、第１スプリング３６のバネ力Ｆ₁ を設定しているため、第２流入口Ｙに残存水圧があったとしても、第２排水口２２から排水することができる。

図５（ｄ）は、図５（ｃ）の初期排水状態から更に進んだ排水状態を示している。初期排水状態で第２流入口Ｙの残存水圧が低下すると、第２スプリング３８のバネ力Ｆ₂ により（即ち、バネ力Ｆ₂ が上記式（３）のように設定されているため）、ピストン２４が右方に押されて第１流入口Ｘと第１排水口２０が連通し、第２流入口Ｙからの湯は、ピストン２４の孔２８ａを介して、第１排水口２０から排出される。

図６は、本発明の自動複合排水弁１０が組み込まれた給水設備の一例を示した図である。給水設備６０は、水道本管（図示せず）に連結された１次配管６２と、１次配管６２に連結された水抜栓６４と、水抜栓６４に連結され、給湯機６８に至る冷水用２次配管６６と、冷水用２次配管６６に連結された冷水用ヘッダー７０と、給湯機６８と温水用ヘッダー７４とを連結する温水用２次配管７２と、冷水用ヘッダー７０と混合栓８０とを連結する給水配管７６と、温水用ヘッダー７４と混合栓８０とを連結する給湯配管７８とを備えており、冷水用ヘッダー７０と温水用ヘッダー７４との間に、第１自動複合排水弁１０が配置され、冷水用２次配管６６と給湯機６８との間にも、第２自動複合排水弁１０が配置されている。なお、冷水用２次配管６６には、減圧弁６６ａが配置されている。

給水設備６０は、次のように作動する。１次配管６２の水は、水抜栓６４を操作して給水状態にすることにより、冷水用２次配管６６に供給される。冷水用２次配管６６に供給された水は、減圧弁６６ａを通過することにより一定の圧力に調整され、これにより給水・給湯配管内の水圧を一定にすることができる。減圧弁６６ａを通過した水は、給水ヘッダー７０に送られ、給水ヘッダー７０から各給水部（例えば、混合栓８０）に供給される。また、給湯ヘッダー７４に接続された第１自動複合排水弁１０にも給水される。第１自動複合排水弁１０に給水されると、排水弁３４、ピストン２４がスプリング３６、３８のバネ力に抗してそれぞれ押され、排水口２２、２０が閉鎖される。一方、第２自動複合排水弁１０に給水され、第１自動複合排水弁１０と同様に、排水口２２、２０が閉鎖される。そして、給湯機６８に給湯された水は加温されて湯になって、給湯機６８から給湯ヘッダー７４に送られ、給湯ヘッダー７４から各給湯部（例えば、混合栓８０）に供給される。

一方、水抜き時には、水抜栓６４を操作して水抜き状態にすることにより、冷水用２次配管６６の立上り部分の水は、水抜栓６４の排水弁から排水されるとともに、自動複合排水弁１０にも給水されなくなる。自動複合排水弁１０に給水されなくなると、排水弁３４、ピストン２４がスプリング３６、３８のバネ力によってそれぞれ押され、排水口２２、２０が開放され、冷水用２次配管６６の立上り部分、給水ヘッダー７０、給湯ヘッダー７４内の水、湯が排水される。

本発明は、以上の発明の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

たとえば、本発明の自動複合排水弁１０は、上述の給水設備６０での利用に限定されるものではなく、分岐した配管を有する他の型式の給水設備にも利用することができる。

本発明の好ましい実施の形態に係る自動複合排水弁の給水状態における断面図である。図１の自動複合排水弁の排水状態における断面図である。図３（ａ）は、自動複合排水弁のピストンの正面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）の線３ｂ−３ｂから見た図である。図４（ａ）は、自動複合排水弁のピストンに内蔵される排水弁の正面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）の線４ｂ−４ｂから見た図である。図１の自動複合排水弁の一連の作動状態を示した図であって、図５（ａ）は給水前状態、図５（ｂ）は給水状態、図５（ｃ）は初期排水状態、図５（ｄ）は排水状態を示した図である。図１の自動複合排水弁が組み込まれた給水設備の一例を示した図である。

符号の説明

１０自動複合排水弁
１２本体
１４大径孔部
１６小径孔部
１８中径孔部
２０第１排水口
２２第２排水口
２４ピストン
２６第１部分
２８第２部分
３０第３部分
３２空洞部
３４排水弁
３６第１スプリング
３８第２スプリング
４２、４４、４６、４８パッキン
５０接続アダプター
６０給水設備
Ｘ第１流入口
Ｙ第２流入口

Claims

ほぼ円筒形の本体を備え、本体の内部に、一端に第１流入口となる小径孔部が設けられ、他端に第２流入口となる大径孔部が設けられ、大径孔部と小径孔部との間に中径孔部が設けられており、中径孔部に、前記第１流入口と連通する第１排水口および前記第２流入口と連通する第２排水口がそれぞれ設けられており、
前記本体内に収容され、スプリングにより前記大径孔部の方へ押されているピストンを更に備え、ピストンが、前記大径孔部の内径よりも僅かに小さな外径をもつ第１部分と、前記小径孔部の内径よりも僅かに小さな外径をもつ第２部分と、第１部分と第２部分との間に位置する第３部分とを有し、
前記ピストンの第１部分の側の内部に形成された空洞部内に収容され、別のスプリングにより前記第１部分の方へ押されている排水弁を更に備え、
前記第２流入口から給水されると、前記排水弁が、前記別のスプリングのバネ力に抗して前記空洞部の内部の方へ押されて第２流入口と第２排水口との連通を遮断し、次いで、前記ピストンが、前記スプリングのバネ力に抗して前記小径孔部の方へ押されて第１流入口と第１排水口との連通を遮断し、前記第２流入口からの給水が停止されて水圧がなくなると、第１流入口が第１排水口と連通し、第２流入口が前記ピストンの第３部分に設けられた貫通孔を介して第２排水口と連通するように構成されていることを特徴とする自動複合排水弁。