JP7374677B2 - 凍結防止装置 - Google Patents

Description

本発明は、凍結防止装置に関する。詳しくは、配管の凍結を防止する凍結防止装置に関する。

配管の凍結を防止する凍結防止装置として、感温式の切替弁体を用いて外気が所定温度未満となる時に配管内から滞留水を流出させるものが知られている（特許文献１）。具体的には、上記切替弁体は、排出口から取り込まれる外気が所定温度未満となることで、上記配管と接続された流出口を開弁し、滞留水を流出させる。そして、上記切替弁体は、上記排出される滞留水の所定温度以上となる水温により流出口を閉弁する状態に戻される。

特許第６３０８６５３号公報

上記従来技術では、排出口のみが外気に開口する構成であるため、外気が取り込まれにくく、切替弁体が応答性良く作動しない懸念がある。そこで、本発明は、外気の温度変化に対して感温式の切替弁体を応答性良く作動させることのできる凍結防止装置を提供する。

上記課題を解決するために、本発明の凍結防止装置は次の手段をとる。

すなわち、本発明の凍結防止装置は、配管の凍結を防止する凍結防止装置であって、配管に流路接続されて配管内の滞留水を流出させる流出口と、流出口から流出した滞留水を外部へと排出する排出口と、を有する本体部と、本体部内に設けられ、本体部内に取り込まれる外気の温度変化に伴う管軸方向の伸縮により流出口の開閉状態を切り替える感温式の切替弁体であって、排出口から取り込まれる外気が所定温度以上である場合に流出口を閉弁状態に保ち、排出口から取り込まれる外気が所定温度未満となることで流出口を開弁し、開弁に伴い排出される滞留水の所定温度以上となる水温により流出口を再度閉弁する切替弁体と、本体部に排出口とは別の開口を形成する通気口と、を有する。

上記構成によれば、本体部に排出口とは別の通気口を形成することで、本体部内の空気が循環しやすくなると共に、本体部内に外気が取り込まれやすくなる。それにより、外気の温度変化に対して感温式の切替弁体を応答性良く作動させることができる。

また、本発明の凍結防止装置は、更に次のように構成されていてもよい。排出口と通気口とが、共に、重力方向に開口する。

上記構成によれば、排出口及び通気口に異物が入り込んだり残水が残ったりしにくくなるため、これらを目詰まりさせにくくすることができる。また、排出口及び通気口が使用者から見えにくい位置に形成されるため、凍結防止装置を見栄え良く形成することができる。

また、本発明の凍結防止装置は、更に次のように構成されていてもよい。本体部が、切替弁体の排出口側の端部に当てられるリング形状の座板と、本体部の排出口側の端部に内周側から拡開状にスナップフィット嵌合されて座板を排出口側から支持する開リング形状の係止リングと、を有する。排出口が、座板及び係止リングのリング孔から成る。通気口が、係止リングの開リングの端部間の周方向の隙間及びこの隙間に連通する座板の外周面と本体部の内周面との間の径方向の隙間から成る。

上記構成によれば、切替弁体を本体部にセットするべく排出口側の端部に設けられるリング形状の座板及びその係止を行う開リング形状の係止リングにより、排出口及び通気口を合理的に具現化することができる。

第１の実施形態に係る凍結防止装置の概略構成を表した正面図である。 凍結防止装置単体の斜視図である。 凍結防止装置を底面側から見た斜視図である。 凍結防止装置の分解斜視図である。 図４を下側から見た分解斜視図である。 凍結防止装置の内部構造を表した部分断面斜視図である。 切替弁体の閉弁状態を表した図６に対応する断面図である。 切替弁体の開弁状態を表した図６に対応する断面図である。

以下に、本発明を実施するための形態について、図面を用いて説明する。

《第１の実施形態》
（凍結防止装置５の概略構成について）
始めに、本発明の第１の実施形態に係る凍結防止装置５の構成について、図１～図８を用いて説明する。なお、以下の説明において、前後上下左右等の各方向を示す場合には、各図中に示されたそれぞれの方向を指すものとする。

図１に示すように、本実施形態に係る凍結防止装置５は、浴室の壁面に取り付けられる混合水栓１の水栓本体２に取り付けられる。上記混合水栓１は、浴室の壁面の裏側から供給される湯と水とを内部で混合して吐出することのできる機能を備える。

具体的には、混合水栓１は、その水栓本体２の左右２箇所の背面部位が、それぞれ、クランク状に折れ曲がった偏心形状を持つ給湯管３Ａと給水管３Ｂとを介して、壁面上の左右２箇所の位置に形成された図示しない湯水の接続口と流路接続された構成とされる。上記混合水栓１は、上記供給される湯水の混合割合を内部で調節する温調機能と、混合した湯水の吐止水を切り替える切替機能と、吐出する湯水の量を調節する吐出量の調節機能と、を備える。

上記湯水の混合割合の調節は、水栓本体２の向かって左側の側部に取り付けられた略円筒型の温調ハンドル２Ａの操作によって行われる。また、吐止水の切り替え及び吐出量の調節は、水栓本体２の向かって右側の側部に取り付けられた略円筒型の切替ハンドル２Ｂの操作によって行われる。

具体的には、使用者が温調ハンドル２Ａを所望の回転位置に合わせることで、水栓本体２の内部で混合される湯水の混合割合が上記の回転位置に応じた設定温度に調節される。また、使用者が切替ハンドル２Ｂを所定の止水位置（図示位置）から上向き又は下向きに回すことで、その回転移動量に応じた量の湯水が水栓本体２に流路接続された不図示のシャワーヘッド又はカラン４から選択的に吐出される。

本実施形態では、切替ハンドル２Ｂが上向きに回されることで不図示のシャワーヘッドから湯水が吐出され、切替ハンドル２Ｂが下向きに回されることでカラン４から湯水が吐出される構成とされる。

凍結防止装置５は、水栓本体２の下部に取り付けられて、水栓本体２内を通る配管２Ｃと流路接続されている。上記凍結防止装置５は、浴室内の温度（外気）が所定温度未満の低温となる場合の、配管２Ｃ内の滞留水の凍結を防止することのできる機能を備える。

具体的には、凍結防止装置５は、外気が滞留水の凍結しない所定温度以上の場合には、上記配管２Ｃとの接続流路を閉弁した状態として保持される。それにより、配管２Ｃ内の滞留水が配管２Ｃ内から外部に漏れ出ないように封止された状態として保持される。

しかし、凍結防止装置５は、外気が所定温度未満の低温となることにより、上記配管２Ｃとの接続流路を開弁して、配管２Ｃ内の滞留水を外部へ少量ずつ排出する。それにより、凍結防止装置５は、配管２Ｃ内に水の流れを生じさせて、配管２Ｃ内の滞留水の凍結を防止する。

上記凍結防止装置５は、上記開弁した後、配管２Ｃ内の滞留水が外部へと排出されるのに伴い、同滞留水の所定温度以上となる水温に触れることで、再び配管２Ｃとの接続流路を閉弁する。すなわち、配管２Ｃ内の滞留水は、通常、外気が所定温度未満の低温となった場合でも、外気よりも数度程度高い状態に保たれる。

したがって、上記のように配管２Ｃ内の滞留水が凍結防止装置５内に排出されることで、凍結防止装置５が所定温度以上の水温に触れて、閉弁状態に戻される。そのような開閉動作の繰り返しにより、凍結防止装置５は、配管２Ｃ内の滞留水の凍結を、比較的少ない排水量によって適切に防止することができるようになっている。

（凍結防止装置５の具体的な構成について）
以下、凍結防止装置５の具体的な構成について詳しく説明する。図２～図３に示すように、凍結防止装置５は、全体として、縦長状に延びる有天の円管形状を成す。

上記凍結防止装置５は、その天板側となる上端部分（接続部１１）が、図１で前述した水栓本体２内の配管２Ｃと流路接続される構成とされる。また、凍結防止装置５は、図３に示すように、その底側の開口部分（排出口Ｆ１）から、配管２Ｃ内から流出させた滞留水を外部へと排出する構成とされる。上記凍結防止装置５は、図１で前述した水栓本体２から真っ直ぐ垂下する形に取り付けられて、その管軸方向を重力方向に真っ直ぐ向ける状態とされる。

上記凍結防止装置５は、具体的には、図４～図６に示すように、縦長な有天円管形状を成す本体部１０と、本体部１０内にセットされる感温式の切替弁体２０と、切替弁体２０の下端側の座を成すリング形状のワッシャ３０と、ワッシャ３０を本体部１０から抜けないように保持する開リング形状のＣリング４０と、を有する。ここで、ワッシャ３０が、本発明の「座板」に相当する。また、Ｃリング４０が、本発明の「係止リング」に相当する。

本体部１０は、管軸方向に略寸胴状に延びる有天円管形状に形成されている。上記本体部１０の上端部分には、図１で前述した水栓本体２内の配管２Ｃと流路接続される略ハット形状の接続部１１が形成されている。上記接続部１１の管軸中心には、管軸方向に真っ直ぐ貫通する丸孔形状の流出口１２が形成されている。

また、図５～図６に示すように、上記本体部１０の下端部には、底側の開口部分を成す円形状の開口部１３が形成されている。そして、同開口部１３に臨む本体部１０の下端側の管内壁には、環状に凹んだ溝を成す環状溝１３Ａが形成されている。また、図６に示すように、上記本体部１０の管内壁の上端部分には、管内壁を部分的に同心円状に縮径させる形に突出する段差形状の環状座部１４が形成されている。

図４及び図６に示すように、接続部１１は、本体部１０の天板側となる上端部分から鍔状に張り出すフランジ部１１Ａと、本体部１０の天板中央部から上向きに樽状に膨らむ形となって突出する螺合部１１Ｂと、を有する。螺合部１１Ｂは、その外周面に管軸方向に螺旋状にネジ切りされた雄ネジが形成された構成とされる。

上記接続部１１は、螺合部１１Ｂを図１で前述した水栓本体２の下面部に設けられた図示しない接続口に下方から螺合させることにより、同接続口に一体的に締結された状態に取り付けられる。同取り付けにより、接続部１１は、その管軸中心に形成された流出口１２が上記接続口を介して水栓本体２内の配管２Ｃと流路接続される。

フランジ部１１Ａは、上記螺合部１１Ｂの接続口への最大螺入位置を接続口の周縁部との管軸方向の突き当たりによって規制する座とされる。上記螺合部１１Ｂの基端部には、同心円状に括れた括れ部１１Ｃが形成されている。同括れ部１１Ｃには、シール材として機能するＯリング１１Ｄが装着されている。同Ｏリング１１Ｄにより、接続部１１は、水栓本体２の接続口に対して、外部に水漏れを生じさせないように密封された状態に締結される。

図６に示すように、流出口１２は、上記接続部１１の管軸中心に管軸方向に貫通して形成されて、本体部１０の管内空間と連通している。上記本体部１０の天板裏面の中央部には、上記流出口１２の周囲に沿って下方に同心円状に突出する環状突起１２Ａが形成されている。同環状突起１２Ａは、後述する切替弁体２０が閉弁される際に、ゴム製の開閉弁２２が下方から押し付けられる非押付け部とされる。

切替弁体２０は、図５～図６に示すように、上記本体部１０の底側の開口部１３から円管内に差し込まれてセットされる。上記セットの後、切替弁体２０は、同じく本体部１０の底側の開口部１３からリング形状のワッシャ３０と開リング形状のＣリング４０とが円管内に差し込まれてセットされることにより、本体部１０の円管内に組み付けられた状態として保持される。

上記切替弁体２０は、本体部１０の管内に取り込まれる前出の配管２Ｃ内の滞留水や開口部１３から取り込まれる外気の温度変化に伴い、管軸方向に自律的に伸縮動作する感温式の弁機構を備える。具体的には、切替弁体２０は、管軸方向に延びる軸部２１と、軸部２１の上端部に組み付けられた開閉弁２２と、開閉弁２２に閉弁方向（上方向）のバネ力を作用させる形状記憶合金製の感温バネ２３と、開閉弁２２に開弁方向（下方向）のバネ力を作用させるバイアスバネ２４と、を有する。

上記軸部２１は、その管軸方向の中間部に、鍔状に張り出す中間フランジ部２５が一体的に形成された構成とされる。上記軸部２１は、図６に示すように、その上端部が本体部１０の管内壁の上端部分に形成された環状座部１４内に通される位置まで本体部１０内に下方から差し込まれてセットされる。

同セットにより、軸部２１は、その上端部が本体部１０の環状座部１４により外周側から支持されると共に、中間フランジ部２５が本体部１０の管内壁により外周側から支持された状態とされる。それにより、軸部２１は、本体部１０に対して、管軸方向にのみ摺動可能となるように支持された状態とされる。

開閉弁２２は、ゴム製の円板状部材から成り、軸部２１の上端部に重ね合わせ状に接合されている。上記開閉弁２２は、本体部１０の天板裏面に形成された環状突起１２Ａよりもひとまわり大きな円板形状を成す。それにより、開閉弁２２は、切替弁体２０の閉弁動作によって環状突起１２Ａに下方から押し当てられることで、環状突起１２Ａの下面全域に広く押し付けられて、流出口１２を適切に封止することができるようになっている。

感温バネ２３は、コイル状に巻かれたバネ部材から成る。上記感温バネ２３は、軸部２１に下方から通されて中間フランジ部２５に下方から突き当てられると共に、その後に本体部１０内にセットされるリング形状のワッシャ３０が下方から突き当てられた状態にセットされる。上記ワッシャ３０は、その後に本体部１０内にセットされる開リング形状のＣリング４０により、本体部１０に対して抜け止めされた状態に係止される構成とされる。

したがって、上記組み付けにより、感温バネ２３は、ワッシャ３０を支点に軸部２１の中間フランジ部２５に上方へのバネ力（弾発力）を作用させる状態とされる。上記感温バネ２３は、本体部１０の管内に取り込まれる前出の配管２Ｃ内の滞留水や開口部１３から取り込まれる外気の温度に応じて硬さを変化させる特性を備える。

具体的には、感温バネ２３は、本体部１０の管内に取り込まれる滞留水や外気が所定温度以上の場合には、バイアスバネ２４のバネ力に打ち勝つ硬さとなって管軸方向に膨張する。それにより、開閉弁２２が本体部１０の天板裏面に形成された環状突起１２Ａに下方から押し付けられて、流出口１２が閉弁される（図７参照）。

また、感温バネ２３は、本体部１０の管内に取り込まれる滞留水や外気が所定温度未満の場合には、バイアスバネ２４のバネ力により押し撓まされる軟らかさとなって管軸方向に収縮する。それにより、開閉弁２２がバイアスバネ２４のバネ力により本体部１０の環状突起１２Ａから下方に引き離されて、流出口１２が開弁される（図８参照）。

図５～図６に示すように、バイアスバネ２４も、感温バネ２３のようにコイル状に巻かれたバネ部材から成る。上記バイアスバネ２４は、軸部２１に上方から通されて中間フランジ部２５に上方から突き当てられると共に、本体部１０の管内壁の上端部分に形成された環状座部１４の下面に下方から突き当てられた状態にセットされる。それにより、バイアスバネ２４は、本体部１０の環状座部１４を支点に軸部２１の中間フランジ部２５に下側へのバネ力（弾発力）を作用させる状態とされる。

ワッシャ３０は、図５～図６に示すように、本体部１０の管内壁の内径よりもひとまわり小さな薄板状のリング部材から成る。上記ワッシャ３０は、上記切替弁体２０が本体部１０の管内に下方からセットされた後、同本体部１０の開口部１３内に通されて、切替弁体２０の感温バネ２３に下方から突き当てられた状態にセットされる。同セットにより、ワッシャ３０は、その中央のリング孔３１が本体部１０の開口部１３と連通すると共に、その外周面と本体部１０の管内壁の内周面との間に径方向の隙間Ｔを形成する状態とされる（図６参照）。

Ｃリング４０は、本体部１０の管内壁の内径よりもひとまわり大きな開リング状の部材から成る。上記Ｃリング４０は、上記切替弁体２０とワッシャ３０とが本体部１０の管内に下方から順にセットされた後、次のように本体部１０の開口内に通されてセットされている。

すなわち、先ず、Ｃリング４０を、不図示の工具を用いて開リング形状を押し窄めながら本体部１０の開口部１３内に通す。そして、同開口部１３内でＣリング４０に掛けている押し窄め力を開放する。それにより、図６に示すように、Ｃリング４０が、その復元に伴う弾発力によって、本体部１０の下端側の管内壁に形成された環状溝１３Ａ内に内周側から拡開状にスナップフィット嵌合する。

その結果、Ｃリング４０は、本体部１０の管内壁に一体的に固定された状態となり、前出のワッシャ３０を下方から定位置で支持する状態となる。上記セットにより、Ｃリング４０は、その中央のリング孔４１が、前出のワッシャ３０のリング孔３１と略同心円状に連通する状態とされる。

したがって、上記管軸方向に連通するワッシャ３０のリング孔３１と、Ｃリング４０のリング孔４１と、本体部１０の開口部１３と、によって、本体部１０内に流れ込んだ滞留水を外部へと排出することのできる排出口Ｆ１が形成される。上記排出口Ｆ１は、外気を本体部１０内に取り込むための取込口としても機能する。

また、上記Ｃリング４０の本体部１０内へのセットにより、Ｃリング４０は、その開リングの端部間の円周方向の隙間４２が、前出のワッシャ３０と本体部１０の管内壁との間の隙間Ｔと管軸方向に連通する状態とされる。したがって、上記連通する隙間４２，Ｔによって、上記排出口Ｆ１とは区画された別の箇所で、本体部１０の管内を外気と通気させることのできる通気口Ｆ２が形成される。

上記本体部１０は、上記通気口Ｆ２が排出口Ｆ１とは別に形成された構成により、その内部で空気が循環しやすくなると共に、外気が取り込まれやすくなる。それにより、外気の温度変化に対して感温式の切替弁体２０を応答性良く作動させることができる。

（まとめ）
以上をまとめると、第１の実施形態に係る凍結防止装置５は、次のような構成となっている。なお、以下において括弧書きで付す符号は、上記実施形態で示した各構成に対応する符号である。

すなわち、配管（２Ｃ）の凍結を防止する凍結防止装置（５）であって、配管（２Ｃ）に流路接続されて配管（２Ｃ）内の滞留水を流出させる流出口（１２）と、流出口（１２）から流出した滞留水を外部へと排出する排出口（Ｆ１）と、を有する本体部（１０）と、本体部（１０）内に設けられ、本体部（１０）内に取り込まれる外気の温度変化に伴う管軸方向の伸縮により流出口（１２）の開閉状態を切り替える感温式の切替弁体（２０）であって、排出口（Ｆ１）から取り込まれる外気が所定温度以上である場合に流出口（１２）を閉弁状態に保ち、排出口（Ｆ１）から取り込まれる外気が所定温度未満となることで流出口（１２）を開弁し、開弁に伴い排出される滞留水の所定温度以上となる水温により流出口（１２）を再度閉弁する切替弁体（２０）と、本体部（１０）に排出口（Ｆ１）とは別の開口を形成する通気口（Ｆ２）と、を有する。

上記構成によれば、本体部（１０）に排出口（Ｆ１）とは別の通気口（Ｆ２）を形成することで、本体部（１０）内の空気が循環しやすくなると共に、本体部（１０）内に外気が取り込まれやすくなる。それにより、外気の温度変化に対して感温式の切替弁体（２０）を応答性良く作動させることができる。

また、排出口（Ｆ１）と通気口（Ｆ２）とが、共に、重力方向に開口する。上記構成によれば、排出口（Ｆ１）及び通気口（Ｆ２）に異物が入り込んだり残水が残ったりしにくくなるため、これらを目詰まりさせにくくすることができる。また、排出口（Ｆ１）及び通気口（Ｆ２）が使用者から見えにくい位置に形成されるため、凍結防止装置（５）を見栄え良く形成することができる。

また、本体部（１０）が、切替弁体（２０）の排出口（Ｆ１）側の端部に当てられるリング形状の座板（３０）と、本体部（１０）の排出口（Ｆ１）側の端部に内周側から拡開状にスナップフィット嵌合されて座板（３０）を排出口（Ｆ１）側から支持する開リング形状の係止リング（４０）と、を有する。排出口（Ｆ１）が、座板（３０）及び係止リング（４０）のリング孔（３１，４１）から成る。通気口（Ｆ２）が、係止リング（４０）の開リングの端部間の周方向の隙間（４２）及びこの隙間（４２）に連通する座板（３０）の外周面と本体部（１０）の内周面との間の径方向の隙間（Ｔ）から成る。

上記構成によれば、切替弁体（２０）を本体部（１０）にセットするべく排出口（Ｆ１）側の端部に設けられるリング形状の座板（３０）及びその係止を行う開リング形状の係止リング（４０）により、排出口（Ｆ１）及び通気口（Ｆ２）を合理的に具現化することができる。

《その他の実施形態について》
以上、本発明の実施形態を１つの実施形態を用いて説明したが、本発明は上記実施形態のほか、以下に示す様々な形態で実施することができるものである。

１．本発明の凍結防止装置は、混合水栓の他、単水栓等の他の水栓金具の配管にも適用可能である。また、水栓金具の内外どちらに設けられる配管にも適用可能である。また、凍結防止装置は、配管に対して横向き或いは斜め下がり状に延びる形に接続されるものであっても良い。本体部は、角管等の円管以外の管状の部材から成るものであっても良い。また、本体部は、管状の部材に限らず、箱状や異形状の部材から成るものであっても良い。

２．本体部の排出口は、重力方向の他、本体部の管壁に開口するように設けられるものであっても良い。通気口も同様に、本体部の重力方向の他、本体部の管壁に開口するように設けられるものであっても良い。上記排出口と通気口とは、本体部の管軸方向と管壁とに分かれて設けられるものであっても良い。

排出口と通気口は、それぞれ、特定の開口形状から成るものに限らず、種々の開口形状から成るものであっても良い。排出口と通気口の大きさ関係は、互いに同一であっても良く、どちらが大きくなるように設定されていても良い。また、排出口と通気口は、それぞれ、複数箇所に分散して設けられるものであっても良い。

３．感温式の切替弁体は、ワックスタイプのサーモエレメントの作用により、本体部内の温度変化に伴って管軸方向に伸縮する構成であっても良い。同切替弁体を開閉切り替えする設定温度は、適宜自由に設定されるものであり、特定の温度に限定されるものではない。

１ 混合水栓
２ 水栓本体
２Ａ 温調ハンドル
２Ｂ 切替ハンドル
２Ｃ 配管
３Ａ 給湯管
３Ｂ 給水管
４ カラン
５ 凍結防止装置
１０ 本体部
１１ 接続部
１１Ａ フランジ部
１１Ｂ 螺合部
１１Ｃ 括れ部
１１Ｄ Ｏリング
１２ 流出口
１２Ａ 環状突起
１３ 開口部
１３Ａ 環状溝
１４ 環状座部
２０ 切替弁体
２１ 軸部
２２ 開閉弁
２３ 感温バネ
２４ バイアスバネ
２５ 中間フランジ部
３０ ワッシャ（座板）
３１ リング孔
４０ Ｃリング（係止リング）
４１ リング孔
４２ 隙間
Ｔ 隙間
Ｆ１ 排出口
Ｆ２ 通気口

Claims (1)

1. 配管の凍結を防止する凍結防止装置であって、
   前記配管に流路接続されて該配管内の滞留水を流出させる流出口と、該流出口から流出した滞留水を外部へと排出する排出口と、を有する本体部と、
   該本体部内に設けられ、該本体部内に取り込まれる外気の温度変化に伴う管軸方向の伸縮により前記流出口の開閉状態を切り替える感温式の切替弁体であって、前記排出口から取り込まれる外気が所定温度以上である場合に前記流出口を閉弁状態に保ち、前記排出口から取り込まれる外気が前記所定温度未満となることで前記流出口を開弁し、該開弁に伴い排出される滞留水の水温が前記所定温度以上となることで前記流出口を再度閉弁する前記切替弁体と、
   前記本体部に前記排出口とは別の開口を形成する通気口と、を有し、
   前記排出口と前記通気口とが、共に、重力方向に開口し、
   前記本体部が、前記切替弁体の前記排出口側の端部に当てられるリング形状の座板と、前記本体部の前記排出口側の端部に内周側から拡開状にスナップフィット嵌合されて前記座板を前記排出口側から支持する開リング形状の係止リングと、を有し、
   前記排出口が、前記座板及び前記係止リングのリング孔から成り、前記通気口が、前記係止リングの開リングの端部間の周方向の隙間及び該隙間に連通する前記座板の外周面と前記本体部の内周面との間の径方向の隙間から成る凍結防止装置。
   

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