JP5961667B2 - 小動物用給水弁 - Google Patents

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Description

本発明は、各種ねずみ、兎、モルモット、ハムスター、犬、猫、小形猿等の小動物、特に、離乳直後の3週〜4週齢のマウス(はつかねずみ)のような小動物でも僅かな力で水を容易に飲むことができ、水漏れが確実に防止できる小動物用給水弁に関する。
従来、この種の小動物用給水弁としては、特許文献1に記載のものが知られている。この小動物用給水弁は、図12に示すように、水の供給源に連結部9が連結される上流側給水管1と、この上流側給水管1の下流側端部に連結された下流側給水管2とを有する。下流側給水管2内の上流側端部にはリング状のパッキング6が装着され、このパッキング6を通して弁棒4が給水管1,2と同軸に支持されている。弁棒4の下流側先端は半球状に丸められて、下流側給水管2の下流側端部(出口)からわずかに突出し、小動物が触る作動部3にされている。弁棒4の上流側端部には拡大した弁頭部5が形成され、この弁頭部5の根本側の端面がパッキング6に当接している。弁頭部5の先端は半球状に形成され、浮遊部材7の一端に形成された凹面部に当接している。前記弁頭部5の曲率半径をA、浮遊部材7の凹面部の曲率半径をBとすると、A/Bは従来、約0.45にされていた。浮遊部材7はスプリング8で押され、弁頭部5に当接させられている。また、浮遊部材7の外径をC、対応する箇所7Aにおける上流側給水管1の内径をDとすると、C/Dは従来、約0.85にされていた。
この小動物用給水弁は、例えば、上流側の連結部9が給水配管に接続され、下流側給水管2の下流側端部を小動物用のケージ内に斜め下向きに挿入して配置される。小動物が弁棒4の作動部3に舌または歯で触ると、弁棒4は、スプリング8の付勢力に抗って下流側給水管2内で傾斜し、パッキング6と弁頭部5との間にわずかな隙間が生じ、この隙間を通じて上流側給水管1の内部の水が下流側給水管2に流れる。一度の作動で流れる水の量はごく微量である。
特許第3297907号公報
しかし、前記従来の小動物用給水弁では、弁の作動に要する力が全方向に均一とならないことがあった。すなわち、ある方向に弁棒4を動かすのに必要な力と、他の方向に弁棒4を動かすのに必要な力が若干異なる場合があった。このため、特に非力な小動物では、特定の方向に弁棒4を押しても水を出すことが難しいことがあった。
本発明の課題は、非力な小動物でも全方向へ弁棒を押して弁を確実に開くことができ、水を飲みやすい小動物用給水弁を提供することにある。
本発明の小動物用給水弁は、下記(1)〜(18)の構成のいずれかを有する。
(1)上流側に入口を有し下流側に出口を有する給水管と、前記給水管内に配置された弁棒と、前記弁棒との間で開閉弁を構成する弁座と、前記弁座と前記弁棒を当接させる弾性体と、前記弾性体と前記弁棒との間に配置された浮遊部材とを備えた小動物用給水弁であって、
前記弁棒は、前記給水管内の下流側において傾動可能に配置され、前記給水管の前記出口から突出する先端部を有し、
前記弁棒の上流側端部には弁頭部が形成され、前記弁頭部の先端は半球状であり、
前記浮遊部材の一端部には半球面状の凹面部が形成され、前記凹面部に前記弁頭部が当接し、
前記浮遊部材の他端部に前記弾性体が当接し、
前記弁頭部の曲率半径R2と、前記弁頭部の先端が当接している前記浮遊部材の前記凹面部の曲率半径R1がR2/R1=0.6〜0.9を満たし、
前記浮遊部材の外径D1と、前記給水管の内径D2とがD1/D2=0.90〜0.98を満たすことを特徴とする小動物用給水弁。
(2)前記浮遊部材の前記他端部には凹面部が形成され、前記凹面部内に前記弾性体が当接していることを特徴とする(1)に記載の小動物用給水弁。
(3)前記弁棒の先端部には、前記弁棒より直径の大きい大径部が設けられていることを特徴とする(1)または(2)に記載小動物用給水弁。
(4)前記大径部は、前記弁棒と同心の円板状であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の小動物用給水弁。
(5)前記大径部は、前記弁棒と同心の円板状であり、前記円板状の先端部の外周縁が面取り加工されていることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の小動物用給水弁。
(6)前記大径部は、前記出口の前方へ向けて凸をなす半球状であることを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載の小動物用給水弁。
(7)前記弁棒の直径は前記出口の内径の20〜60%であり、かつ、前記大径部の直径は、前記出口の内径の70〜100%であることを特徴とする(1)〜(6)のいずれかに記載の小動物用給水弁。
(8)前記大径部の直径は、前記弁棒の直径の160〜500%であることを特徴とする(1)〜(7)のいずれかに記載の小動物用給水弁。
(9)前記給水管は、上流側給水管と下流側給水管とを分解自在に連結したものであり、前記大径部を有する前記弁棒を前記下流側給水管の前記出口の反対側から取り出すことができるように、前記大径部の直径は、前記下流側給水管の最小内径より小さいことを特徴とする(1)〜(8)のいずれかに記載の小動物用給水弁。
(10)前記出口の外径縁部は、曲面状に面取りされている又はされていないことを特徴とする(1)〜(9)のいずれかに記載の小動物用給水弁。
(11)上流側にを有し下流側に出口を有する給水管と、前記給水管内に配置された弁棒と、前記弁棒との間で開閉弁を構成する弁座と、前記弁座と前記弁棒を当接させる弾性体と、前記弾性体と前記弁棒との間に配置された浮遊部材とを備えた小動物用給水弁であって、
前記弁棒は、前記給水管内の下流側において傾動可能に配置され、前記給水管の前記出口から突出する先端部を有し、前記弁棒の先端部には、前記弁棒より直径の大きい大径部が設けられていることを特徴とする小動物用給水弁。
(12)前記大径部は、前記弁棒と同心の円板状であることを特徴とする(11)に記載の小動物用給水弁。
(13)前記大径部は、前記弁棒と同心の円板状であり、前記円板状の先端部の外周縁が面取り加工されていることを特徴とする(11)又は(12)に記載の小動物用給水弁。
(14)前記大径部は、前記出口の前方へ向けて凸をなす半球状であることを特徴とする(11)〜(13)のいずれかに記載の小動物用給水弁。
(15)前記弁棒の直径は前記出口の内径の20〜60%であり、かつ、前記大径部の直径は、前記出口の内径の70〜100%であることを特徴とする(11)〜(14)のいずれかに記載の小動物用給水弁。
(16)前記大径部の直径は、前記弁棒の直径の160〜500%であることを特徴とする(11)〜(15)のいずれかに記載の小動物用給水弁。
(17)前記給水管は、上流側給水管と下流側給水管とを分解自在に連結したものであり、前記大径部を有する前記弁棒を前記下流側給水管の前記出口の反対側から取り出すことができるように、前記大径部の直径は、前記下流側給水管の最小内径より小さいことを特徴とする(11)〜(16)のいずれかに記載の小動物用給水弁。
(18)前記出口の外径縁部は、曲面状に面取りされている、または面取りされていないことを特徴とする(11)〜(16)のいずれかに記載の小動物用給水弁。
本発明の小動物用給水弁では、弁棒の上流側端部の弁頭部の曲率半径R2と、前記弁頭部の先端が当接している前記浮遊部材の前記凹面部の曲率半径R1がR2/R1=0.6〜0.9を満たし、かつ、前記浮遊部材の外径D1と、前記給水管の内径D2とがD1/D2=0.90〜0.98を満たしているから、前記弁棒が傾けられて前記弁頭部の当接位置が前記浮遊部材の凹面部の中心からずれた場合に、前記凹面部によって前記弁頭部を前記凹面部の中心に戻そうとする力、すなわち求心力(復元力)が高められるとともに、求心力/中心からの偏倚量の値がいずれの偏倚方向に対してもほぼ均一となる。したがって、前記弁棒が360゜いずれの方向に傾動した場合にも、弁の開閉に要する力がほぼ均一となるため、非力な小動物がいずれの方向へ弁棒を押した場合にも、弁を確実に開くことができ、水を飲みやすい。また、スプリングの復元力を弁を中心位置に戻す力に変換しやすくなるから、作動後に弁を中心位置に復帰させるレスポンスが早くなり、小動物が飲水した後の水垂れが少なくなる。
また、前記弁棒の前記下流側先端部に前記大径部が形成されている場合には、前記弁棒と前記給水管の内面との間に異物が侵入しにくく、異物による漏水のおそれが低減できる。また、前記大径部により小動物との接触面積および接触確率が増えるため、動物が触りやすくなり、非力な小動物の僅かな力でも水を容易且つ確実に飲むことができる。さらに、前記大径部が存在する場合には、弁が開いたときに、前記給水管の先端部と前記大径部の間に表面張力で水が給水弁先端に留まりやすくなり、この点からも小動物による水の摂取が容易になる。
本発明の小動物用給水弁の一実施形態を示す縦断面図である。 同実施形態の小動物用給水弁の一部を示す断面拡大図である。 同実施形態の小動物用給水弁の一部の分解図である。 本発明の小動物用給水弁の他の実施形態を示す縦断面図である。 同実施形態の下流側先端部を示す断面拡大図である。 同実施形態の一つの効果を示す断面拡大図である。 従来技術の一つの問題点を示す断面拡大図である。 本発明の他の実施形態を示す縦断面図である。 本発明の他の実施形態を示す縦断面図である。 本発明の他の実施形態を示す縦断面図である。 本発明の他の実施形態を示す縦断面図である。 従来技術による小動物用給水弁を示す縦断面図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について説明する。ただし、本発明は以下の各実施形態に限定されるものではなく、例えばこれら実施形態の構成要素同士を適宜組み合わせてもよい。
<第1の実施形態>
本実施形態の小動物用給水弁は、図1に示すように、上流側に入口31を有し下流側に出口12Aを有する給水管10と、給水管10内に同軸に配置された弁棒14と、弁棒14との間で開閉弁を構成するリング状の弁座(パッキング)16と、弁座16と弁棒14の弁頭部15とを当接させる弾性体18と、弁頭部15と弾性体18との間に設けられた浮遊部材17を備える。
給水管10は細長い円筒形をなし、上流側給水管11と下流側給水管12とが分解可能かつ同軸に連結されている。上流側給水管11と下流側給水管12は、互いのメネジ部22とオネジ部24を螺合して組み立てられ、Oリング27で封止されている。この構成によれば、下流側給水管12を上流側給水管11から取り外すことにより、弁棒14は下流側給水管12から容易に取り出すことができるので、取扱い易く、メンテナンスが容易である。
弁棒14は、給水管10内の下流側に同軸に配置され、上流側の端部には半球状の弁頭部15が同軸に形成されている。弁棒14は、弁頭部15の先端中心を支点として、給水管10の軸線に対して小さな角度範囲内(例えば1゜〜5゜程度)で傾動可能に配置されている。弁棒14の下流側先端には、給水管10の出口12Aから突出し、半球状に丸められた先端部(作動部)13が形成されている。
本実施形態では、弾性体18がコイルバネとされ、給水管10の内部に形成された円筒形の内周面を持つ段部23内に収容されている。前記コイルバネ18と弁頭部15との間には、円柱状をなして両端に断面円弧状の凹面部28A、28Bが形成された浮遊部材17が遊動可能に配置されている。弁棒14との間で開閉弁を構成する弁座16は、断面円形で環状の硬質ゴムや樹脂などからなるパッキングであってもよい。弁座16は給水管10内に形成されたOリング座20で支持されている。
コイルバネ18の下流側端部はテーパー状に縮径され、窄まった先端が浮遊部材17の凹曲部28Bの中央に当接し、弁頭部15は、浮遊部材17の凹曲部28Aの中央に当接し、これらは給水管10に対し全て同軸に配置されている。コイルバネ18の押圧力は、浮遊部材17を介して弁頭部15の先端中心に集中している。凹面部28の曲率半径は、弁頭部15の曲率半径よりも大きく、弁頭部15は一点で凹面部28に当接している。
本実施形態の小動物用給水弁では、図3に示すように、前記弁棒14の上流側端部の弁頭部15の曲率半径R2と、弁頭部15の先端が当接している凹面部28Aの曲率半径R1がR2/R1=0.6〜0.9を満たしている。また、前記浮遊部材17の外径D1と、前記給水管の内径D2とがD1/D2=0.90〜0.98を満たしている。上記の範囲内であると、弁棒14が傾けられて弁頭部15の当接位置が浮遊部材17の凹面部28Aの中心からずれた場合に、凹面部28Aによって弁頭部15を凹面部28Aの中心に戻そうとする求心力(復元力)が高められるとともに、求心力/中心からの偏倚量の値がいずれの偏倚方向に対してもほぼ均一となる。したがって、弁棒14が360゜いずれの方向に傾動した場合にも、弁の開閉に要する力がほぼ均一となる。より好ましくはD1/D2=0.92〜0.98である。また、より好ましくはR2/R1=0.65〜0.85である。これらの場合は、弁の動作がより安定になる。
この実施形態の小動物用給水弁は、例えば、上流側給水管11の端部11Aが給水配管(図示略)に接続され、下流側給水管12の出口12Aを小動物用のケージ内に斜め下向きに挿入して配置される。小動物が弁棒14の前記作動部13に舌または歯で触ると、前記作動部13が移動して、前記弁棒14は、スプリング18の付勢力に抗って下流側給水管12内で傾斜し、前記パッキング16と前記弁頭部15との間にわずかな隙間が生じ、この隙間を通じて上流側給水管11の内部の水が下流側給水管12に滴る。これにより、小動物が下流側給水管12の出口12Aに溜まる水を飲むことができる。
その際、この実施形態では、凹面部28Aによって弁頭部15を凹面部28Aの中心に戻そうとする求心力が高く、しかも、求心力/中心からの偏倚量の値がいずれの偏倚方向に対してもほぼ均一であるから、弁棒14が360゜いずれの方向に傾動した場合にも、弁の開閉に要する力がほぼ均一となる。このため、非力な小動物がいずれの方向へ弁棒を押した場合にも、弁を確実に開くことができ、水を飲みやすい。また、作動後に弁を中心位置に復帰させるレスポンスが早く、小動物が飲水した後の水垂れが少ない。
また、本実施形態では、浮遊部材17及びコイルバネ18によって、弁棒14を下流側給水管12内の中心に常時位置決めさせることができるため、誰にでも簡単に組立てることができる。
さらに、水を供給する上流側給水管11と、各種小動物が要求分の水を飲む下流側給水管12とを分解自在に連結したことによって、上流側給水管11と下流側給水管12とを分解して、上流側給水管11内から浮遊部材17やコイルバネ18を取出し、且つ下流側給水管12内から弁棒14やパッキング16を取出して、弁棒14、パッキング16、コイルバネ18、浮遊部材17等の各部品を簡単且つ完全に洗浄することができる。よって、常時、衛生的に保持することができるばかりでなく、弁棒14、パッキング16、コイルバネ18、浮遊部材17等の各部品のうち、必要に応じて経年劣化したものだけを交換することができるため、維持費も節約することができる。
<第2の実施形態>
図4は第2実施形態の小動物用給水弁を示し、先の実施形態と同一の部分には同一符号を付して説明を省略する。弁棒14は、給水管10の出口12Aから突出する先端部を有し、先端部には、弁棒14より直径の大きいやや扁平な半球状の大径部14Aが、弁棒14と同心状に形成されている。
大径部14Aは、図5に示すように、弁棒14と同心の円板状をなし、前方側の外周が曲率半径R5を以て、全周にわたって面取りされている。一方、後方側の外周はR5より小さい曲率半径で面取りされ、弁棒14に連なる部分は全周にわたって凹曲面14Bとされている。これにより、小動物が触った際に、大径部14Aの当たりが柔らかくなるように配慮されている。
弁棒14の直径D4は限定されないが、前記弁棒14の傾動範囲を適切にするように、例えば前記出口12Aの内径D3の20〜60%であることが好ましい。
大径部14Aの直径D5は限定されないが、例えば出口12Aの内径D3の70〜100%であることが好ましい。また、大径部14Aの直径D5は弁棒14の直径D4の160〜500%であることが好ましい。上記の範囲であれば後述する本実施形態の効果がさらに良好に得られる。
大径部14Aの弁棒長手方向の厚さL2は限定されないが、小動物による操作がしやすいように設定される。大径部14Aの後端と出口12Aとの間の離間距離L1は、例えば出口12Aの内径D3の10〜50%であることが好ましい。上記の範囲であれば後述する本実施形態の効果がさらに良好に得られる。大径部14Aの曲率半径R5は限定されないが、例えば大径部14Aの直径D5の20〜50%であることが好ましい。
本実施形態では、給水管10の出口12Aの外周縁が曲面状に面取りされている。これにより、小動物の前脚や口が給水管10の端部に邪魔されずに、大径部14Aを操作しやすくなっている。給水管10の出口12Aの外周縁の曲率半径R4は限定されないが、例えば0.5〜2.0mmであることが好ましい。
以上の構成からなる本実施形態の小動物用給水弁では、弁棒14の下流側先端部に大径部14Aが形成されていることにより、小動物がその習性により弁棒14と出口12Aの内面12Bとの間に、床敷きやおがくずなどの異物を押し込もうとしても、大径部14Aが異物の侵入を阻止し、出口12Aに詰まった異物による漏水のおそれが低減できる。
また、大径部14Aがあることにより、小動物の口や前脚との接触面積および接触確率が増えるため、非力な小動物の僅かな力でも大径部14Aを動かしやすく、水を容易に飲むことができる。
さらに、図6に示すように、大径部14Aが存在するため、弁が開いたときに、給水管10の出口12Aと大径部14Aの間にたまった水滴が比較的大面積を介して出口12Aおよび大径部14Aと接触するので、同サイズの従来装置よりも多い量の水を表面張力で保持することができ、この点からも小動物による水の摂取が容易になる。従来の小動物用給水弁では、図7に示すように、水滴との接触面積が小さいため、図6の場合よりも少量の水しか保持されない。
<第2の実施形態の変更例>
図8に示すように、前記出口12Aの外径縁部は、特に面取りをしていない形状としても、本発明の効果は得られる。
また、図9に示すように、大径部14Aの直径を出口12Aの内周面12Bの内径よりも大きくしても良い。但し、この場合には、弁棒14を出口12A側に引き抜くために、弁棒14から弁頭部15を分離可能にするなどの構造が必要となる。
また、図10に示すように、大径部14Aを円板形にしてもよい。この場合、小動物の皮膚に大径部14Aのエッジが引っかかりやすいという効果が得られる。
さらに、図11に示すように、給水管10の入口31内に、フィルタ40を着脱可能に収容してもよい。フィルタ40が配置された場合には、配管から供給される水に異物が入っていても、それを除去することが可能となり、給水弁が異物で誤動作する可能性を抑制できる。
図1〜図3に示した小動物用給水弁を実際に製造し、本発明の効果を調べた。給水管10の全長は60mm、外径は6mm、出口12Aの内面12Bの内径は3mm、段部23の内径は4mmとした。弁棒14の全長は28mm、外径は1.5mm、弁頭部15の外径は2.9mmとした。浮遊部材17の全長は5mm、凹曲部28A、28Bの曲率半径R1は2.5mmとした。
以上の寸法は変えずに、弁頭部5の曲率半径R2、浮遊部材17の外径D1を変化させて、弁を開くのに必要な作動力を弁棒14を中心として90゜毎に4方向に測定した。
表1は、浮遊部材17の外径D1と、給水管の内径D2との比D1/D2=0.9に保ち、弁頭部5の曲率半径R2と、浮遊部材17の凹面部28Aの曲率半径R1との比R2/R1=0.40、0.60、0.75、0.9、0.98に変化させて、弁を開くのに必要な作動力を弁棒14を中心として90゜毎に4方向に測定した結果を示す。
Figure 0005961667
表1に示すように、R2/R1=0.40の比較例1では、作動部13を移動させる方向によって弁の動作に必要な力が不均一であった。
次に、弁頭部5の曲率半径R2と、浮遊部材17の凹面部28Aの曲率半径R1の比R2/R1=0.8に固定し、浮遊部材17の外径D1を変化させることにより、給水管の内径D2との比D1/D2=0.80、0.90,0.925、0.95、0.98に変化させた場合に、弁を開くのに必要な作動力を弁棒14を中心として90゜毎に4方向に測定した。結果を表2に示す。
Figure 0005961667
表2に示すように、D1/D2=0.80の比較例3では、作動部13を移動させる方向によって弁の動作に必要な力が不均一であった。これに対し、実施例5〜8では、弁の動作に必要な力が軽く、いずれの方向においてもほぼ均一であった。
表1と表2の結果から、実施例1〜6の小動物用給水弁では、浮遊部材17による弁頭部15に対する求心力が高められ、弁の作動に要する力が全方向に均一となった。一方、本発明の範囲を外れた比較例1〜4では、弁の作動に要する力が全方向に均一にならないか、別の問題が生じた。
本発明は、非力な小動物でも全方向へ弁棒を押して弁を確実に開くことができ、水を飲みやすく、また、詰まりが発生することが抑制されている小動物用給水弁を提供する。したがって、産業上の利用可能性を有する。
10 給水管
11 上流側給水管
11A 連結部
12 下流側給水管
12A 出口
13 作動部
14 弁棒
14A 大径部
15 弁頭部
16 パッキング(弁座)
17 浮遊部材
18 弾性体(コイルバネ)
20 Oリング座
22 メネジ部
23 段部
24 オネジ部
25 最小内径部
27 Oリング
28A、28B 凹面部
31 入口
40 フィルタ

Claims (10)

  1. 上流側に入口を有し下流側に出口を有する給水管と、前記給水管内に配置された弁棒と、前記弁棒との間で開閉弁を構成する弁座と、前記弁座と前記弁棒を当接させる弾性体と、前記弾性体と前記弁棒との間に配置された浮遊部材とを備えた小動物用給水弁であって、
    前記弁棒は、前記給水管内の下流側において傾動可能に配置され、前記給水管の前記出口から突出する先端部を有し、
    前記弁棒の上流側端部には弁頭部が形成され、前記弁頭部の先端は半球状であり、
    前記浮遊部材の一端部には半球面状の凹面部が形成され、前記凹面部に前記弁頭部が当接し、
    前記浮遊部材の他端部に前記弾性体が当接し、
    前記弁頭部の曲率半径R2と、前記弁頭部の先端が当接している前記浮遊部材の前記凹面部の曲率半径R1がR2/R1=0.60〜0.90を満たし、
    前記浮遊部材の外径D1と、前記給水管の内径D2とがD1/D2=0.90〜0.98を満たすことを特徴とする小動物用給水弁。
  2. 前記浮遊部材の前記他端部には凹面部が形成され、前記凹面部内に前記弾性体が当接していることを特徴とする請求項1記載の小動物用給水弁。
  3. 前記弁棒の先端部には、前記弁棒より直径の大きい大径部が設けられていることを特徴とする請求項1記載の小動物用給水弁。
  4. 前記大径部は、前記弁棒と同心の円板状であることを特徴とする請求項3記載の小動物用給水弁。
  5. 前記大径部は、前記弁棒と同心の円板状であり、前記円板状の先端部の縁部が面取り加工されていることを特徴とする請求項3記載の小動物用給水弁。
  6. 前記大径部は、前記出口の前方へ向けて凸をなす半球状であることを特徴とする請求項3記載の小動物用給水弁。
  7. 前記弁棒の直径は前記出口の内径の20〜60%であり、かつ、前記大径部の直径は、前記出口の内径の70〜100%であることを特徴とする請求項3または4記載の小動物用給水弁。
  8. 前記大径部の直径は、前記弁棒の直径の160〜500%であることを特徴とする請求項3または4記載の小動物用給水弁。
  9. 前記給水管が、上流側給水管と下流側給水管とを分解自在に連結してなり、前記大径部を有する前記弁棒を前記下流側給水管の前記出口の反対側から取り出すことができるように、前記大径部の直径は、前記下流側給水管の最小内径より小さいことを特徴とする請求項3または4記載の小動物用給水弁。
  10. 前記出口の外径縁部は、曲面状に面取りされていることを特徴とする請求項3または4記載の小動物用給水弁。
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