JP6334448B2 - 自動水抜き機構を備える不凍水栓柱 - Google Patents

Description

本発明は、給水源から供給される水を通水するように地中に埋設されている給水管に接続され、地上の出水部に通じる通水路を開閉すると共に、凍結を防止できるように自動的に水抜きを行うことができる自動水抜き機構を備える不凍水栓柱に関する。

不凍栓として適切に機能すると共に出水の操作を容易に行うことができる不凍水栓柱としては、例えば、上下方向の導水管部と、導水管部の下端に設けることにより上水道側の水道管を接続する接続口と、導水管部の上部に設け、略水平方向の導水路を有するとともに、導水路の後端を導水管部に連通させ、かつ前端を放水口とした出水口部と、出水口部の上端に付設することにより導水路の中途に臨ませてなる吸気弁部と、導水管部の下部に設けた水抜栓部と、水抜栓部を操作する操作部を備えてなることを特徴とする水道用開閉栓装置（特許文献１参照）が、本出願人によって提案されている。なお、導水路（通水路）の開閉と、水抜きのための排水路の開閉は、開口の平面に弁体の平面が上下に接離することでなされる構成になっている。

これによれば、操作部は給水又は止水を行う通常の蛇口機能と水抜栓の水抜又は水抜解除を行う水抜機能を兼用し、操作の煩雑性と直ちに使用できない不具合を解消することにより、蛇口のみの場合と同等の使い勝手を実現するとともに、利便性の向上を図れ、しかも、コスト面でも有利になる利点がある。

また、他の例としては、例えば、鉛直方向の通水路における下端の入水口と上端の給水口間で、平面上に回動摺動面を配した可動ディスクと固定ディスクとを栓箱に内嵌するケーシング内で組合せ、前記通水路を通・止・排水する弁構造を配設し、該通水路の上端部には吸気弁を開閉自在に配設し、可動ディスクを位置決め手段を介して所要に回動する駆動軸の上端にハンドルを一体にして成る不凍水栓柱において、前記ケーシング内の上方に上下端部外周をＯリングでシールした固定ディスクを配設し、該固定ディスクの下方にその外周を該ケーシング内周に遊嵌して可動ディスクを配設するとともに、駆動軸に対して上方へ移動自在に係着し、可動ディスクに上下に貫設する連通孔と固定ディスクに該連通孔と同一位相で上下に貫設する通水孔とを、それぞれ軸心を通る直線上に対称に配設するとともに、固定ディスクに配設する排水孔が下面所要位置から周面の高さ方向の中央に向けて逆Ｌ字状に開口し、該排水孔が可動ディスクの上面に凹設した排水溝を介して固定ディスクの通水孔に連通し、可動ディスクの下面を支持手段でケーシング内に支持して成る不凍水栓柱（特許文献２参照）が、本出願人によって提案されている。

これによれば、固定ディスクの下方に可動ディスクを配設することで、水圧が固定ディスクへ可動ディスクをシールする方向に作用するため、漏水を防止し易く、不凍栓として適切に機能すると共に、一つのハンドルで出水及び水抜きの操作を不凍栓の機能のない通常の水栓と同様に容易に行うことができる効果がある。

特公平７−９１８５１号公報（請求項１、図１） 特許第２９１７１２５号公報（請求項１、図１）

自動水抜き機構を備える不凍水栓柱に関して解決しようとする課題は、前述の先行技術の例では、不凍栓として適切に機能すると共に、一つのハンドルで出水及び水抜きの操作を不凍栓の機能のない通常の水栓と同様に容易にできるものではあるが、自動で水抜きをできるものが提案されていないことにある。

そこで、本発明の目的は、外気温度が設定温度以下のときに自動で水抜きができる合理的な機構を備えることによって、出水及び水抜きの操作をより的確且つ容易に行うことができる自動水抜き機構を備える不凍水栓柱を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明にかかる自動水抜き機構を備える不凍水栓柱の一形態によれば、給水源から供給される水を通水するように地中に埋設されている給水管に接続され、地上の出水部に通じる通水路を開閉すると共に、凍結を防止できるように自動的に水抜きを行うことができる自動水抜き機構を備える不凍水栓柱であって、前記給水管に接続される接続部の上側に設けられて水抜き機構を備える通水弁機構と、該通水弁機構の上側に連通される立上げ通水路と、該立上げ通水路に連通されて出水できるように設けられた前記出水部と、前記通水弁機構を操作する操作部とが設けられ、出水の際には前記立上げ通水路と前記出水部との連通部を開けて連通させ、止水の際や水抜きの際には前記出水部と前記立上げ通水路との連通部を閉じて該出水部から該立上げ通水路への通気を阻止する吸気遮断弁と、前記立上げ通水路に連通するように設けられた自動水抜き用の吸気開閉機構とを備え、該自動水抜き用の吸気開閉機構が、外部に連通する吸気口を有し、前記立上げ通水路に前記連通部の下方に設けられた吸気用連通部を介して連通する通気路を有すると共に、出水の際には水が前記吸気口の側へ洩れることを阻止するように前記通気路を閉じ、水抜きの際には前記吸気口からの吸気を許容するように前記通気路を開ける吸気逆止弁と、前記吸気口の側に設けられ、外気温度が設定温度より高いときは該吸気口からの吸気を前記吸気逆止弁の前で阻止するように前記通気路を閉じ、外気温度が設定温度以下のときは該吸気口からの吸気を許容して水抜きが自動的にできるように前記通気路を開ける吸気用の温度感知弁部とを具備する。

また、本発明にかかる自動水抜き機構を備える不凍水栓柱の一形態によれば、前記出水部が、出水路及び出水口が設けられた出水部本体と、該出水部本体に内蔵された筒状本体と、該筒状本体に内蔵された前記自動水抜き用の吸気開閉機構とを具備し、該自動水抜き用の吸気開閉機構が、前記出水路の先端側で外部に連通する前記吸気口を有すると共に、前記立上げ通水路に前記吸気用連通部を介して連通するように前記出水部本体の根元部から先端部の間で貫通孔状に形成された前記通気路を有することを特徴とすることができる。

また、本発明にかかる自動水抜き機構を備える不凍水栓柱の一形態によれば、前記吸気用の温度感知弁部が、物質の熱による体積変化を利用して開閉弁体として機能するサーモエレメントを構成要素として備え、外気温度が設定温度より高いときは該サーモエレメントが前記通気路を閉じ、外気温度が設定温度以下のときは該サーモエレメントが前記通気路を開けるように設けられていることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる自動水抜き機構を備える不凍水栓柱の一形態によれば、前記サーモエレメントが、開閉弁体としての圧接方向の両側に配されたそれぞれのコイルスプリングを介して保持され、該サーモエレメントによる開閉弁体としての動作が適切になされると共に圧接の圧力の調整がなされていることを特徴とすることができる。

また、本発明にかかる自動水抜き機構を備える不凍水栓柱の一形態によれば、前記吸気逆止弁が、該吸気逆止弁の開閉弁体がコイルスプリングによって通気路を閉じる方向に付勢され、常時は閉じるように構成されていることを特徴とすることができる。

また、本発明にかかる自動水抜き機構を備える不凍水栓柱の一形態によれば、前記通水弁機構が、前記給水管に上下方向に連通する入水口、及び該入水口と前記立上げ通水路とを連通する通水路を備える通水弁本体と、該通水弁本体の内部で上下方向に貫く貫通部を形成するように設けられたスリーブ部に内嵌して上下方向に所要の長さ範囲で移動できるように配されたスプール弁とを具備し、該スプール弁が、スプール本体の下端部に設けられ、下方に位置する際に前記入水口に内嵌シールすることで該入水口を閉じて止水する通水開閉弁部と、該通水開閉弁部によって止水された状態における水抜きのためにスプール本体の中途部に設けられ、下方に位置する際に、前記スリーブ部の中途部で該スリーブ部の内部に連通して設けられた排水路と前記通水路とを連通させる排水連通口を開ける排水開閉弁部と、スプール本体の上端部側に設けられ、前記スリーブ部の前記貫通部の上端部側に内嵌シールした状態を維持して上下方向に所要の長さ範囲で位置できるスプールのシール部とを具備し、前記立上げ通水路に挿入されて上下方向に所定の長さの範囲で移動できる操作軸体を介して連係されて前記操作部によって操作されることを特徴とすることができる。

本発明にかかる自動水抜き機構を備える不凍水栓柱によれば、外気温度が設定温度以下のとき自動で水抜きができる合理的な機構を備えることによって、出水及び水抜きの操作をより的確且つ容易に行うことができるという特別有利な効果を奏する。

本発明に関連する不凍水栓柱の形態例を示す断面図であって、通水状態を示している。 図１の形態例の止水状態を示す部分断面図である。 図１の形態例の水抜き状態を示す断面図である。 本発明に係る自動水抜き機構を備える不凍水栓柱の形態例を示す断面図であって、通水状態を示している。 図４の自動水抜き用の吸気開閉機構の詳細を示す拡大部分断面図である。 図４の自動水抜き用の吸気開閉機構の他の状態を示す部分断面図である。 図４の形態例の止水状態を示す断面図である。 図７の自動水抜き用の吸気開閉機構の詳細を示す拡大部分断面図である。 図４の形態例の水抜き状態を示す断面図である。 図９の自動水抜き用の吸気開閉機構の詳細を示す拡大部分断面図である。 自動水抜き用の吸気開閉機構を操作部の操作ハンドル内に内蔵した装着例を説明する断面図である。 自動水抜き用の吸気開閉機構に係る他の装着例を説明する断面図である。

以下、本発明に係る自動水抜き機構を備える不凍水栓柱の形態例を添付図面（図１〜１０）と共に詳細に説明する。先ず、図１〜３に基づいて、本発明に関連する不凍水栓柱の形態例を説明する。この図１〜３に示した不凍水栓柱は、本発明に係る自動水抜き機構を備えるものではないが、給水源から供給される水を通水するように地中に埋設されている給水管に接続され、地上の出水部に通じる通水路を開閉すると共に、凍結を防止できるように水抜きを行うことができるものであって、図４〜１０に示した本発明に係る自動水抜き機構を備える不凍水栓柱に適切に適用できる通水弁機構１０の形態例を備えるものである。なお、給水源の典型例は水道である。

この不凍水栓柱には、基本的な構成として、図１などに示すように、前記給水管に接続される接続部１１の上側に設けられて水抜き機構を備える通水弁機構１０と、その通水弁機構１０の上側に連通される立上げ通水路３０と、その立上げ通水路３０に連通されて出水できるように設けられた出水部５０と、通水弁機構１０を操作する操作部４０とが設けられている。なお、本形態例において、立上げ通水路３０は鉛直に設置されるように設けられ、出水部５０は水平に延びる状態に設置されるように設けられている。

そして、この不凍水栓柱は、通水弁機構１０が、前記給水管に上下方向に連通する入水口１２、及びその入水口１２と立上げ通水路３０とを連通する通水路１５を備える通水弁本体１３と、その通水弁本体１３の内部で上下方向に貫く貫通部１７を形成するように設けられたスリーブ部１６に内嵌して上下方向に所要の長さ範囲で移動できるように配されたスプール弁２０とを具備する。

さらに、そのスプール弁２０が、スプール本体２０ａの下から上に向かって順に、そのスプール本体２０ａと一体化した形態で、通水開閉弁部２１と、排水開閉弁部２２と、スプールのシール部２５とを具備する。
通水開閉弁部２１は、スプール本体２０ａの下端部に設けられ、下方に位置する際に入水口１２に内嵌シールすることでその入水口１２を閉じて止水するように設けられている。
なお、本形態例の入水口１２は、不凍水栓柱の下端部であって、給水源である水道などの給水管に接続される通水弁機構１０の下端部を構成する接続部１１の下端開口部１１ａから連続して、その下端開口部１１ａの内径を絞った形状に形成されている。また、この入水口１２は、水道管などの給水管から下端開口部１１ａを通して連通する開口であると共に、上下方向に所要の長さ範囲で同径の内径となるように設けられている。

本形態例の通水開閉弁部２１では、下端から上方に向かって拡径するテーパ状に設けられたテーパ部２１ａと、そのテーパ部２１ａの上部に節状に形成された周状シール部２１ｂと、その周状シール部２１ｂの上側に設けられて下方への移動を阻止するストッパー座面２１ｃとを備えている。すなわち、本形態例の通水開閉弁部２１における入水口１２の内周に内嵌シールする部分については、周状シール部２１ｂの直径が最大径となっていて、その上側がくびれて、さらにその上側が、ストッパー座面２１ｃ（平坦な面）が形成されるように拡径している。これによれば、周状シール部２１ｂのリング状外周による線的なシールになるため、小さな力の操作によってシールができ、そのシールの確実性を向上させることができる。

なお、この通水開閉弁部２１の他の形態例としては、先端が入水口１２に挿入されるためテーパ状に形成されて根元側が円柱状に形成されたニードル状の形状とし、入水口１２の内周をリング状に線的に接触してシールできる形状とすることができる。つまり、入水口１２の内周に、リング状に突出した節状部を設け、その中に円柱状に形成された部分が挿入されて上下方向に移動できる構造とすることができる。これによっても線的なシールになるため、小さな力の操作で簡単にシールがなされ、そのシールの確実性を向上させることができる。

そして、排水開閉弁部２２は、通水開閉弁部２１によって止水された状態における水抜きのためにスプール本体２０ａの中途部に設けられ、下方に位置する際に、スリーブ部１６の中途部でそのスリーブ部１６の内部に連通して設けられた排水路１８と、通水路１５とを連通させる排水連通口１９を開けるように設けられている。なお、排水路１８は、水抜きの際の排水を外部（地中）へ放出するための水路であり、地中に排水口１８ｂが配されて埋設されるように設けられている。

また、スプールのシール部２５は、スプール本体２０ａの上端部側に設けられ、スリーブ部１６の貫通部１７の上端部側に内嵌シールした状態を維持して上下方向に所要の長さ範囲で位置できるように設けられている。
これによれば、通水弁機構１０が適切に機能するように、スプール本体２０ａのシールがなされ、通水路１５から貫通部１７を通して排水路１８へ通水がなされることを適切に阻止できると共に、貫通部１７の側から通水路１５へ連通して水が洩れ出ることも適切に阻止できる。

そして、スプール弁２０は、立上げ通水路３０に挿入されて上下方向に所定の長さの範囲で移動できる操作軸体３５を介して連係されて操作部４０によって操作されるように設けられている。なお、本形態例では、入水口１２、スプール弁２０、立上げ通水路３０及び操作軸体３５の軸心を一致させて、上下方向へ一本に整列した形態となっており、さらに詳細には鉛直方向に一直線に延びる形態になっている。

以上の構成による不凍水栓柱によれば、図１の状態では、通水開閉弁部２１が入水口１２を開けて通水の状態になり、図２及び図３に示すように、操作部４０によって操作軸体３５を下方へ移動させると、通水開閉弁部２１が入水口１２を塞いで止水された状態にすることができる。また、反対に、止水の状態（図２参照）から通水状態（図１参照）に操作すると、通常の水栓と同じように出水が即座になされ、通常の不凍栓のようなタイムラグが生じない。そして、図３に示すように、通水開閉弁部２１を最下点に位置させた状態では、排水開閉弁部２２が排水連通口１９を開けることで水抜き状態になる。
これによれば、通水弁機構１０は複雑な構成や形態となることなく、操作部４０を通常の水栓のように操作するだけで、通水と、止水及び水抜きとが簡単にできると共に、スプール弁２０によるため、小さな力で確実な操作を行うことができる。

なお、本形態例では、スプール弁２０が操作軸体３５の下端に連結固定され、操作軸体３５の上端に操作部４０の操作ハンドル４２が連結固定されており、一本の棒体状に一体化された形態になっている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、返しスプリングとの組み合わせによって押圧動作によって操作される形態の場合は、連結固定によって一体化されている必要はなく、連係動作がなされる構成であればよい。

ここで、本形態例の操作部４０の構成と、その操作部４０と操作軸体３５との連結形態など、各部材の装着形態について詳細に説明する。
先ず、本形態例では、スプール弁２０を上下動させる操作軸体３５の上下動機構が、ネジ機構４１によって構成されている。すなわち、操作ハンドル４２を開栓の側へ回せば、ネジ機構４１によって操作軸体３５が上昇して通水開閉弁部２１が入水口１２を開けると共に排水開閉弁部２２が排水連通口１９を閉じるように作動し、反対に操作ハンドル４２を閉栓の側に回せば、ネジ機構４１によって操作軸体３５が下降して通水開閉弁部２１が入水口１２を閉じると共に排水開閉弁部２２が排水連通口１９を開ける方向に作動する。これによれば、簡易な構成であるが信頼性が高いと共に、操作ハンドル４２によって確実且つ容易に操作を行うことができる。また、操作ハンドル４２を回すことによって開栓している範囲において、その回す度合いを調整することで、通常の水栓と同様に出水の流量調整をすることができる。なお、本発明は、ネジ機構４１に限定されず、例えば、押圧することで所要の長さを押し下げるプッシュ式の操作方法やレバー式の操作方法を採用することなど、既存の上下動機構を適宜選択的に利用できるのは勿論である。

また、本形態例の操作軸体３５は、スプール弁２０の上端部に連続して下端部で固定された連結ロッド３５ａと、その連結ロッド３５ａの上端部に連続して固定されている軸体であって立上げ通水路３０の上端部においてその軸体を通すための開口３６をシールする軸体シール部３５ｂと、その軸体シール部３５ｂの上端部に連続して固定されている軸体であってネジ機構４１の雄螺子部４１ａになっている部分とが、一体的且つ一直線（同一軸）に連結されていることで構成されている。そして、その雄螺子部４１ａの上側の部分であって操作軸体３５の上端部が、操作ハンドル４２に固定されており、本形態例の操作ハンドル４２には、操作用の突起部４３が設けられている。なお、４４は操作部上面キャップであり、操作ハンドル４２の上面に装着されてカバーしている。また、軸体シール部３５ｂには、Ｏ‐リング３５ｃが外嵌されており、そのＯ‐リング３５ｃが開口３６に内嵌シールされている。

また、本形態例の立上げ通水路３０は、立上げ管３１と、その立上げ管３１の上側に連続して装着された二段の管継手部３２によって構成されている。なお、この立上げ通水路３０の構成は、本形態例に限定されず、適宜に設計・構成できることは勿論である。そして、管継手部３２の上端部には、ネジ機構４１の雌螺子部４１ｂが設けられており、その管継手部３２の上端にはカバーキャップ３４が装着されている。
また、３９はカバー筒体であり、立上げ管３１をカバーするように、通水弁機構１０から出水部５０の下側までの間に渡って、立上げ管３１や操作軸体３５と同心に装着されている。

そして、本形態例では、スプール弁２０の通水開閉弁部２１が下方に位置して入水口１２に対して内嵌シールすることで止水をした第１の段階では、排水開閉弁部２２によって排水路１８と通水路１５との連通が閉じられた状態を維持し、通水開閉弁部２１が入水口１２に対する内嵌シールを維持して止水した状態でさらに下方に位置した第２の段階では、排水開閉弁部２２が下方に位置することによって排水路１８と通水路１５とを連通する排水連通口１９が開いて水抜きがなされるように、通水開閉弁部２１と排水開閉弁部２２との位置関係が設けられている。

これによれば、不凍栓機能のない通常の水栓のように操作部４０を操作するだけで、図１に示すように出水のための通水ができると共に、図２に示すように、通水開閉弁部２１を下方の第１の段階の位置（中途位置）に保持させて止水状態とするが、排水開閉弁部２２が排水連通口１９を閉じた状態を維持して水抜き状態にはならない。そして、図３に示すように、通水開閉弁部２１をさらに下方の第２の段階の位置（最下点）に移動すると、止水状態を維持し、排水開閉弁部２２が排水連通口１９を開けることで水抜き状態になる。
これによれば、通水弁機構１０は複雑な構成や形態となることなく、操作部４０を通常の水栓のように操作するだけで、通水（図１参照）と、止水（図２参照）と、水抜き（図３参照）とが簡単にできると共に、スプール弁２０によるため、小さな力で確実な操作を容易に行うことができる。

次に、通水弁本体１３に設けられた通水路１５及び排水路１８の具体的な形態例について、詳細に説明する。
先ず、通水弁本体１３の通水路１５と、立上げ通水路３０とは、通水弁本体１３の上部に上下方向に開口する通水連通口２９を通して連通している。

本形態例の通水弁本体１３の通水路１５は、スリーブ部１６の貫通部１７を迂回する通路として入水口１２と立上げ通水路３０とを連通するように設けられている。この通水路１５の下端部は、スリーブ部１６の通水ポート部１５ａにもなっており、前記給水管との接続部１１に形成された下端開口部１１ａを給水インポートとすると、この通水ポート部１５ａ（通水路１５の下端部）は給水アウトポートになっている。さらに、この通水ポート部１５ａは、排水路１８と連通する排水インポートにもなっている。

また、スリーブ部１６の通水ポート部１５ａの上側には、排水開閉弁部２２が内嵌シールできるように排水連通口１９が設けられている。この排水連通口１９は、通水ポート部１５ａと排水路１８とが連通するようにスリーブ部１６の中途部に設けられた排水アウトポート部１８ａとの間を連通する通路となっている。また、この排水連通口１９は、上下方向に所要の長さ範囲で同径の内径となるように設けられている。これによれば、排水開閉弁部２２については、上下方向の所定の長さ範囲で内嵌シールして排水連通口１９を閉じた状態を維持して、通水開閉弁部２１と同様にスプール本体２０ａと一体的にスライド移動できるようになっている。

排水アウトポート部１８ａは、排水路１８の一部を形成しており、その排水路１８には、上下に延長されている上下排水路部１８ｃがあって、その上下排水路部１８ｃには、重力を利用して排水路１８を閉じる重量タイプの排水用の逆止弁１８ｄが挿入されて配されている。

スプールのシール部２５は、スリーブ部１６の上部側で上下方向に貫通した案内口１７ａに挿入されて内嵌シールするように配されている。案内口１７ａは、上下方向に所要の長さ範囲で同径の内径となるように設けられており、この案内口１７ａを閉じた状態を維持して、スプールのシール部２５が上下方向の所定の長さ範囲でスライド移動できるようになっている。

また、本形態例の排水開閉弁部２２とスプールのシール部２５とのスリーブ部１６の貫通部１７（排水連通口１９、案内口１７ａ）に内嵌してシールされる部位が、Ｏ−リング２２ａ、２５ａによって構成されている。これによれば、リング状の線的シールになるため、シールを確実に行うことができると共に、操作のための力を小さくすることができるため、操作性を向上できる。

２３は圧抜き孔であり、Ｏ−リング２２ａが嵌められたリング状溝を形成する縁部の上側の部分に、前記リング状溝から上方外側に開口する貫通孔として、複数が設けられている。これによれば、Ｏ−リング２２ａにかかる圧力を適切に抜いて、そのＯ−リング２２ａが前記リング状溝から離脱することを防止するように作用する。

次に、図４〜１０に基づいて、本発明に係る自動水抜き機構（自動水抜き用の吸気開閉機構５５）を備える不凍水栓柱の形態例について詳細に説明する。
先ず、図４などに示すように、自動水抜き用の吸気開閉機構５５が作動するために、出水の際には立上げ通水路３０と出水部５０との連通部３３を開けて連通させ、止水の際や水抜きの際には出水部５０と立上げ通水路３０との連通部３３を閉じて出水部５０から立上げ通水路３０への通気を阻止する吸気遮断弁３７が設けられている。本形態例の吸気遮断弁３７は、操作軸体３５の上部にリング状の開閉弁体３７ａが設けられ、その開閉弁体３７ａによって円管状の立上げ通水路３０の上端部になっている連通部３３を開閉できるように構成されている。
この吸気遮断弁３７によれば、通水状態から、開閉弁体３７ａが立上げ通水路３０の上端部を塞いで連通部３３が閉じられることで止水状態になると、立上げ通水路３０が密封されるため、その立上げ通水路３０内に水が充填された止水状態が、設定温度よりも高い場合には、維持されることになる（図７参照）。

また、本形態例では、出水部５０が、出水路５２及び出水口５３が設けられた出水部本体５１と、該出水部本体５１に内蔵された筒状本体５６と、該筒状本体５６に内蔵された自動水抜き用の吸気開閉機構５５とを具備する。そして、この自動水抜き用の吸気開閉機構５５は、吸気逆止弁６０及び吸気用の温度感知弁部７０と具備する。

自動水抜き用の吸気開閉機構５５は、出水路５２の先端側で外部に連通する吸気口５７を有すると共に立上げ通水路３０に連通部３３の下方に設けられた吸気用連通部３８を介して連通するように出水部本体５１の根元部から先端部の間で貫通孔状に形成された通気路５８を有するように設けられている。本形態例の吸気用連通部３８は、連通部３３及び吸気遮断弁３７や水平に延びた通気路５８よりも下側に設けられている。つまり、この吸気用連通部３８は、止水の際に、水が溜まることができる部分の可及的に高い位置にある根元部側の通気路５８ａよりも低い位置にあって、排水の際に空気が適切に流れる位置にある。
なお、自動水抜き用の吸気開閉機構５５は、出水部本体５１に内蔵されることに限定されず、吸気用連通部３８を介して立上げ通水路３０に連通し、その吸気用連通部３８よりも上方に位置する構成とすれば、他の位置にも適切に配置することができる。

吸気逆止弁６０は、筒状本体５６に内蔵されて吸気用連通部３８の側に設けられ、出水の際には水が吸気口５７の側へ洩れることを阻止するように通気路５８を閉じ、水抜きの際には吸気口５７からの吸気を許容するように通気路５８を開ける構成になっている。

吸気用の温度感知弁部７０は、筒状本体５６に内蔵されて吸気口５７の側に設けられ、外気温度が設定温度より高いときはその吸気口５７からの吸気を吸気逆止弁６０の前で阻止するように通気路５８を閉じ、外気温度が設定温度以下のときは吸気口５７からの吸気を許容して水抜きが自動的にできるように通気路５８を開けるように開閉弁体機構として機能する。

これによれば、外気温度が設定温度以下のときに、吸気口５７からの吸気を許容するように通気路５８を自動的に開けることで、立上げ通水路３０と通水路１５内の真空が破壊されて、その立上げ通水路３０と通水路１５を満たした水が、排水連通口１９及び排水路１８を通って、排水口１８ｂから排水されて自動的に水抜きがなされる。すなわち、使用者がハンドルなどの操作部４０の一つの操作をするだけで、凍結するおそれがある必要な気象条件のときのみに水抜きが自動的になされ、常時は、立上げ通水路３０と通水路１５を水が満たした状態となっているため、不凍栓の機能のない通常の蛇口のように操作部４０で開栓する操作を行うと、即座に水が出ることになる。従って、通常の不凍水栓の場合には空気が抜けるまでの間について出水を待つ必要があるのに対して、本形態例によれば、外気温度が設定温度よりも高いときは即座に水がでるため快適に利用できると共に、外気温度が設定温度以下のときは水抜きの操作が自動的になされるため、使用者は単純に操作部４０で開け閉めの操作を行うだけでよく、その操作が容易であり、利便性を向上できる。

本形態例の吸気用の温度感知弁部７０は、物質の熱による体積変化を利用して開閉弁体として機能するサーモエレメント７１を構成要素として備え、外気温度が設定温度より高いときはそのサーモエレメント７１によって、筒状本体５６に設けられた通気路５８を閉じ、外気温度が設定温度以下のときはその通気路５８を開けるように設けられている。

本形態例のサーモエレメント７１は、ワックスの体積膨張と収縮を利用して温度感知と駆動とを共存させた部品で、温度が高くなればピストン７１ｂが突出して全体長が伸び、温度が低くなればピストン７１ｂが外力によって引き込まれて全体長が短くなることができるものを用いている。さらに詳細には、ある温度より高くなると液体化して体積が膨張し、逆にある温度以下になると固体化して体積を縮小するワックスの性質を利用したワックスエレメントを用いている。また、本形態例のサーモエレメント７１は、水とお湯を混合して温水の温度調整を行うことができる水栓などに利用されているものであり、価格を含めて容易に入手できる利点もある。

なお、本発明に係る吸気用の温度感知弁部７０については、上述したようなサーモエレメント７１に限定されるものではなく、例えば、形状記憶合金によって設けられた部材を構成要素として用い、通気路５８の開閉を行う開閉弁の駆動機構とすることができる。

また、本形態例の吸気用の温度感知弁部７０は、筒状本体５６の筒の長さ方向の中途部であってその筒の軸心に小径の貫通孔として形成された絞り孔状の通気孔５９を開閉することで、通気路５８を開閉できるように構成されている。この通気孔５９の開口径は、立上げ通水路３０と通水路１５内の真空を破壊する際に適切に大気と連通できる大きさであれば良く、より小径であることでシールを行い易くなる利点がある。

本形態例のサーモエレメント７１は、筒状本体５６の内部で、開閉弁体としての圧接方向の両側に配されたそれぞれのコイルスプリング（一方のコイルスプリング７３、他方のコイルスプリング７４）を介して保持され、そのサーモエレメント７１による開閉弁体としての動作が適切になされると共に、その圧接の圧力が過剰にならないように調整がなされる状態に設けられている。

さらに具体的には、本形態例のサーモエレメント７１の一方の面が通気孔５９の孔縁５９ａに圧接してシールする弁の面７１ａとなっており、設定された所要の温度より高くなった場合にサーモエレメント７１の他方の面の側でピストン７１ｂが突出するように設けられ、サーモエレメント７１が全体として開閉弁体を構成する形態となっている。そして、一方のコイルスプリング７３は、サーモエレメント７１を弁の面７１ａの側から付勢して設定された所要の温度以下となった場合にピストン７１ｂを引き込ませて突出前の状態に戻るように作用する。また、他方のコイルスプリング７４は、一方のコイルスプリング７３とは反対の方向からソケット７２を介して付勢できるものになっており、ピストン７１ｂが突出して弁の面７１ａが通気孔５９の孔縁５９ａに圧接する際にその圧接の圧力が過剰にならないように、その力を受けて逃がすために縮むことができるように配されている。なお、本形態例では、二つのコイルスプリング７３、７４によって、サーモエレメント７１は筒状本体５６の内部で水平に配された状態で保持されている。

さらに詳細には、一方のコイルスプリング７３は、筒状本体５６の通気路５８の通気孔５９側の段部とサーモエレメント７１の中途部に形成された拡径部の段部の間に配され、他方のコイルスプリング７４は、サーモエレメント７１のピストン７１ｂが出入する側に外嵌めされたソケット７２の鍔部と筒状本体５６の通気路５８の先端側に固定された押えリング７５との間に配されている。なお、本形態例の筒状本体５６は、サーモエレメント７１を内蔵する筒状本体先端部５６ａと、吸気逆止弁６０を内蔵する筒状本体根元部５６ｂとが軸心を一致させた状態で連結一体化されて構成されており、その筒状本体先端部５６ａ、サーモエレメント７１及び二つのコイルスプリング７３、７４などによって吸気用の温度感知弁部７０が構成されている。また、本形態例の筒状本体先端部５６ａは、その先端側で吸気口５７に連通する共に出水路５２とは隔離されるように、出水部本体５１の内部にシールされて固定されており、その筒状本体先端部５６ａの先端面側を覆うように、出水部先端キャップ７６が装着されている。

これによれば、サーモエレメント７１を用いることで、その駆動感度が高いことから、温度設定に関する誤差を極めて小さくすることができ、吸気用の温度感知弁部７０の開閉を所望の温度範囲において正確に行うことができる。このため、水抜きの自動化を、適切な温度範囲で好適に実現することができる。例えば、設定温度を４℃とすると、誤差範囲をプラス・マイナス２℃程度とすることができるため、水抜きの温度管理を確実且つ適切に行うことができる。

また、本形態例の吸気逆止弁６０は、その吸気逆止弁６０の開閉弁体６１がコイルスプリング６２によって通気路５８を閉じる方向に付勢され、常時は閉じるように構成されている。本形態例では、筒状本体５６の根元側の部分である筒状本体根元部５６ｂと、筒状本体先端部５６ａの根元側が重なって接合された部分に渡って、吸気逆止弁６０が内蔵された形態になっている。また、本形態例の吸気逆止弁６０は、筒状のケーシング６３の中に、開閉弁体６１が、その筒状のケーシング６３の先端側に設けられた内周の段部に当接して開閉できるように軸方向に移動可能に配され、根元側に内嵌された内嵌固定部６４によって形成された受け部との間にコイルスプリング６２が配された構成になっている。この吸気逆止弁６０としては、汎用性のある安価で信頼性の高い市販品を適宜選択的に採用することができ、作動性能と確実性を向上させることができる。

次に、本発明に係る自動水抜き用の吸気開閉機構５５を備える不凍水栓柱の形態例の作動状態について、図４〜１０に基づいて説明する。なお、図中において、実線の矢印で水の流れを示し、点線で空気の流れを示すと共に、灰色に塗った部分によって水が満たしている状況を示している。
図４〜６は、本形態例の不凍水栓柱がいずれも通水状態にある状況を示しており、図４及び５では、吸気逆止弁６０がコイルスプリング６２の付勢と通水された水の給水圧によって閉栓されていると共に、気温が設定温度より高い場合であってサーモエレメント７１が通気孔５９を閉じることで通気路５８を塞いでいる状況である。また、図６では、吸気逆止弁６０がコイルスプリング６２の付勢と通水された水の給水圧によって閉栓されているが、気温が設定温度以下の場合であってサーモエレメント７１が通気孔５９を開けることで通気路５８を開いている状況を示しており、この状態でも通水が適切になされる。なお、図６の状態で通水が連続すると、通水される水の水温によってサーモエレメント７１のケースが暖められることによって、気温が設定温度以下の場合であってサーモエレメント７１のピストン７１ｂが突出することでサーモエレメント７１が全体長として伸長して図５に示すように通気孔５９を閉じて通気路５８を塞ぐことになる。

図７及び８は、本形態例の不凍水栓柱が止水状態にある状況であって、吸気及び排水をしない状況を示しており、通水弁機構１０は排水路１９が開いて排水（水抜き）をできる状態（図７参照）にあるが、吸気遮断弁３７によって出水路５２が閉じられていると共に自動水抜き用の吸気開閉機構５５によって通気路５８が閉じられていることから、通水路内の全体（通水路１５及び立上げ通水路３０）が負圧になっているために排水されず、水抜き状態には至っていない。すなわち、図７及び８の状況では、気温が設定温度より高い場合であって、吸気逆止弁６０は通水路内の全体の負圧（水頭差）によって開栓しているが、サーモエレメント７１は通気孔５９を閉じることで通気路５８を塞いでいるため、外気が吸気されることなく、水抜き状態には至らない。

図９及び１０は、本形態例の不凍水栓柱が水抜き状態にある状況を示しており、通水弁機構１０の排水路１９が開いていると共に、自動水抜き用の吸気開閉機構５５によって通気路５８が開いているため、通水路内の全体の真空が破壊されて、水抜きがなされる状態に至っている。すなわち、図９及び１０の状態では、気温が設定温度以下の場合であって、吸気逆止弁６０は通水路内の全体の負圧（水頭差）によって開栓していると共に、サーモエレメント７１は全体長が短くなって通気孔５９を開くことで通気路５８を開けているため、外気が吸気され、水抜き状態になっている。

次に、図１１及び図１２に基づいて自動水抜き用の吸気開閉機構５５に係る他の装着例を説明する。
いずれの装着例も、自動水抜き用の吸気開閉機構５５が、外部に連通する吸気口５７を有し、立上げ通水路３０に連通部３３の下方に設けられた吸気用連通部３８を介して連通する通気路５８を有すると共に、吸気逆止弁６０と、吸気用の温度感知弁部７０とを具備する。

図１１の形態例については、自動水抜き用の吸気開閉機構５５が、操作部４０の操作ハンドル４２内に内蔵された構成になっている。また、この形態例では、吸気用連通部３８及び通気路５８が、操作軸体３５に設けられた構成になっている。
また、図１２の形態例については、自動水抜き用の吸気開閉機構５５が、立上げ通水路３０の上端部であって出水部５０の出水部本体５１が設けられた方向とは別の方向に突き出た状態に装着された構成になっている。
どちらの形態例についても、自動水抜き用の吸気開閉機構５５の構成は、図４〜１０に示した形態例と同様に設けられており、同様に作動する。

以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明は以上の形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。

１０ 通水弁機構
１１ 接続部
１１ａ 下端開口部（給水インポート）
１２ 入水口
１３ 通水弁本体
１５ 通水路
１５ａ 通水ポート部（給水アウトポート、排水インポート）
１６ スリーブ部
１７ 貫通部
１７ａ 案内口
１８ 排水路
１８ａ 排水アウトポート部
１８ｂ 排水口
１８ｃ 上下排水路部
１８ｄ 排水用の逆止弁
１９ 排水連通口
２０ スプール弁
２０ａ スプール本体
２１ 通水開閉弁部
２１ａ テーパ部
２１ｂ 周状シール部
２１ｃ ストッパー座面
２２ 排水開閉弁部
２２ａ Ｏ−リング
２３ 圧抜き孔
２５ スプールのシール部
２５ａ Ｏ−リング
２９ 通水連通口
３０ 立上げ通水路
３１ 立上げ管
３２ 管継手部
３３ 連通部
３４ カバーキャップ
３５ 操作軸体
３５ａ 連結ロッド
３５ｂ 軸体シール部
３５ｃ Ｏ‐リング
３６ 開口
３７ 吸気遮断弁
３７ａ 開閉弁体
３８ 吸気用連通部
３９ カバー筒体
４０ 操作部
４１ ネジ機構（上下動機構）
４１ａ 雄螺子部
４１ｂ 雌螺子部
４２ 操作ハンドル
４３ 操作用の突起部
４４ 操作部上面キャップ
５０ 出水部
５１ 出水部本体
５２ 出水路
５３ 出水口
５５ 自動水抜き用の吸気開閉機構
５６ 筒状本体
５６ａ 筒状本体先端部
５６ｂ 筒状本体根元部
５７ 吸気口
５８ 通気路
５８ａ 根元部側の通気路
５９ 通気孔
５９ａ 孔縁
６０ 吸気逆止弁
６１ 開閉弁体
６２ コイルスプリング
６３ 筒状のケーシング
６４ 内嵌固定部
７０ 吸気用の温度感知弁部
７１ サーモエレメント
７１ａ 弁の面
７１ｂ ピストン
７２ ソケット
７３ 一方のコイルスプリング
７４ 他方のコイルスプリング
７５ 押えリング
７６ 出水部先端キャップ

Claims (6)

1. 給水源から供給される水を通水するように地中に埋設されている給水管に接続され、地上の出水部に通じる通水路を開閉すると共に、凍結を防止できるように自動的に水抜きを行うことができる自動水抜き機構を備える不凍水栓柱であって、
   前記給水管に接続される接続部の上側に設けられて水抜き機構を備える通水弁機構と、該通水弁機構の上側に連通される立上げ通水路と、該立上げ通水路に連通されて出水できるように設けられた前記出水部と、前記通水弁機構を操作する操作部とが設けられ、
   出水の際には前記立上げ通水路と前記出水部との連通部を開けて連通させ、止水の際や水抜きの際には前記出水部と前記立上げ通水路との連通部を閉じて該出水部から該立上げ通水路への通気を阻止する吸気遮断弁と、
   前記立上げ通水路に連通するように設けられた自動水抜き用の吸気開閉機構とを備え、
   該自動水抜き用の吸気開閉機構が、外部に連通する吸気口を有し、前記立上げ通水路に前記連通部の下方に設けられた吸気用連通部を介して連通する通気路を有すると共に、出水の際には水が前記吸気口の側へ洩れることを阻止するように前記通気路を閉じ、水抜きの際には前記吸気口からの吸気を許容するように前記通気路を開ける吸気逆止弁と、前記吸気口の側に設けられ、外気温度が設定温度より高いときは該吸気口からの吸気を前記吸気逆止弁の前で阻止するように前記通気路を閉じ、外気温度が設定温度以下のときは該吸気口からの吸気を許容して水抜きが自動的にできるように前記通気路を開ける吸気用の温度感知弁部とを具備することを特徴とする自動水抜き機構を備える不凍水栓柱。
2. 前記出水部が、出水路及び出水口が設けられた出水部本体と、該出水部本体に内蔵された筒状本体と、該筒状本体に内蔵された前記自動水抜き用の吸気開閉機構とを具備し、該自動水抜き用の吸気開閉機構が、前記出水路の先端側で外部に連通する前記吸気口を有すると共に、前記立上げ通水路に前記吸気用連通部を介して連通するように前記出水部本体の根元部から先端部の間で貫通孔状に形成された前記通気路を有することを特徴とする請求項１記載の自動水抜き機構を備える不凍水栓柱。
3. 前記吸気用の温度感知弁部が、物質の熱による体積変化を利用して開閉弁体として機能するサーモエレメントを構成要素として備え、外気温度が設定温度より高いときは該サーモエレメントが前記通気路を閉じ、外気温度が設定温度以下のときは該サーモエレメントが前記通気路を開けるように設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の自動水抜き機構を備える不凍水栓柱。
4. 前記サーモエレメントが、開閉弁体としての圧接方向の両側に配されたそれぞれのコイルスプリングを介して保持され、該サーモエレメントによる開閉弁体としての動作が適切になされると共に圧接の圧力の調整がなされていることを特徴とする請求項３記載の自動水抜き機構を備える不凍水栓柱。
5. 前記吸気逆止弁が、該吸気逆止弁の開閉弁体がコイルスプリングによって通気路を閉じる方向に付勢され、常時は閉じるように構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の自動水抜き機構を備える不凍水栓柱。
6. 前記通水弁機構が、前記給水管に上下方向に連通する入水口、及び該入水口と前記立上げ通水路とを連通する通水路を備える通水弁本体と、該通水弁本体の内部で上下方向に貫く貫通部を形成するように設けられたスリーブ部に内嵌して上下方向に所要の長さ範囲で移動できるように配されたスプール弁とを具備し、
   該スプール弁が、スプール本体の下端部に設けられ、下方に位置する際に前記入水口に内嵌シールすることで該入水口を閉じて止水する通水開閉弁部と、該通水開閉弁部によって止水された状態における水抜きのためにスプール本体の中途部に設けられ、下方に位置する際に、前記スリーブ部の中途部で該スリーブ部の内部に連通して設けられた排水路と前記通水路とを連通させる排水連通口を開ける排水開閉弁部と、スプール本体の上端部側に設けられ、前記スリーブ部の前記貫通部の上端部側に内嵌シールした状態を維持して上下方向に所要の長さ範囲で位置できるスプールのシール部とを具備し、前記立上げ通水路に挿入されて上下方向に所定の長さの範囲で移動できる操作軸体を介して連係されて前記操作部によって操作されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の自動水抜き機構を備える不凍水栓柱。