JP7445292B2 - 自動排水栓 - Google Patents

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JP7445292B2
JP7445292B2 JP2020020434A JP2020020434A JP7445292B2 JP 7445292 B2 JP7445292 B2 JP 7445292B2 JP 2020020434 A JP2020020434 A JP 2020020434A JP 2020020434 A JP2020020434 A JP 2020020434A JP 7445292 B2 JP7445292 B2 JP 7445292B2
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Description

本発明は、自動排水栓に関する。
近年においては、浴槽の排水口を開栓及び閉栓する自動排水栓が入浴設備に設けられることが多くなっている。
自動排水栓においては、開栓指示が与えられた場合に、モータが、排水口を閉じる閉位置から排水口を開く開位置へ弁体を移動させる動作を行う。また、閉栓指示が与えられた場合に、モータが、排水口を開く開位置から排水口を閉じる閉位置へ弁体を移動させる動作を行う。例えば、特許文献1に記載された排水栓の駆動装置においては、操作スイッチが作動した場合等に、ステッピングモータが、排水栓を下降又は上昇させる動作を行う(段落0035及び0036)。
特開2001-311196号公報
自動排水栓においては、連続して、又は短時間に開閉指示が多数回与えられた場合に、モータが、弁体を移動させる動作を連続して、又は短時間に多数回行わなければならない。このため、自動排水栓においては、連続して、又は短時間に開閉指示が多数回与えられた場合に、モータが発熱する。また、余裕を持った定格を有するモータを採用しなければならず、モータが大型化及び高コスト化する。
本発明は、これらの問題に鑑みてなされた。本発明は、モータの発熱を抑制することができ、モータを小型化及び低コスト化することができる自動排水栓を提供することである。
自動排水栓は、弁体、モータ及びコントローラを備える。
モータは、排水口を閉じる閉位置と排水口を開く開位置との間で弁体を移動させる動作を行う。
コントローラは、指示に応答して当該動作をモータに行わせる制御を行う。また、コントローラは、当該動作をモータに行わせた動作回数が許容条件を満たさなくなった場合に、設定された無効時間に渡って当該制御を行うことを停止する。
本発明によれば、指示が多数回与えられた場合に、弁体を移動させる動作をモータに多数回行わせることを抑制することができる。このため、当該動作をモータに多数回行わせることによるモータの発熱を抑制することができる。また、当該動作をモータに多数回行わせるために余裕を持った定格を有するモータを採用する必要がなくなり、モータを小型化及び低コスト化することができる。
この発明の目的、特徴、局面及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
第1実施形態の自動排水栓を備える入浴設備を模式的に図示する断面図である。 第1実施形態の自動排水栓を模式的に図示するブロック図である。 第1実施形態の自動排水栓を模式的に図示する断面図である。 第1実施形態の自動排水栓を模式的に図示する断面図である。 第1実施形態の自動排水栓を模式的に図示する断面図である。 第1実施形態の自動排水栓に備えられる駆動部を模式的に図示する断面図である。 第1実施形態の自動排水栓に備えられる駆動部を模式的に図示する斜視図である。
1 入浴設備
図1は、第1実施形態の自動排水栓を備える入浴設備を模式的に図示する断面図である。
図1に図示される入浴設備1は、給湯器11、給湯配管12、給湯口アダプタ13、浴槽14及び自動排水栓15を備える。
給湯配管12の一端は、給湯器11に接続される。給湯配管12の他端は、給湯口アダプタ13に接続される。給湯口アダプタ13は、浴槽14の側壁を貫通する。
給湯器11は、湯Wを供給する。給湯配管12及び給湯口アダプタ13は、供給された湯Wを浴槽14の内部に導く。
自動排水栓15は、閉栓状態又は開栓状態となる。自動排水栓15が閉栓状態となった場合は、排水口21が閉じられ、浴槽14の内部に張られた湯Wが排水されない。自動排水栓15が開栓状態となった場合は、排水口21が開かれ、浴槽14の内部に張られた湯Wが排水口21を経由して排水される。
2 自動排水栓
図2は、第1実施形態の自動排水栓を模式的に図示するブロック図である。
自動排水栓15は、図2に図示されるように、弁体101、モータ102及びコントローラ103を備える。
弁体101は、閉位置P1と開位置P2との間で移動する。閉位置P1は、排水口21を閉じる位置である。開位置P2は、排水口21を開く位置である。弁体101が開位置P2から閉位置P1へ移動した場合は、排水口21が閉じられ、自動排水栓15が閉栓状態となる。弁体101が閉位置P1から開位置P2へ移動した場合は、排水口21が開かれ、自動排水栓15が開栓状態となる。
モータ102は、閉位置P1と開位置P2との間で弁体101を移動させる動作を行う。モータ102が当該動作を行う際には、モータ102が、弁体101を直接的に移動させてもよいし、動きを伝達する伝達機構、運動の種類を変換する変換機構等を介して弁体101を間接的に動かしてもよい。その例は、下述する「5 自動排水栓の機構」の欄において説明される。
コントローラ103は、指示Iに応答して当該動作をモータ102に行わせる制御を行う。指示Iは、電気スイッチ等の操作部材104、他の装置105等から与えられる。コントローラ103は、与えられた指示Iが閉栓指示である場合は、閉栓指示に応答して弁体101を開位置P2から閉位置P1へ移動させる閉栓動作をモータ102に行わせる閉栓制御を行う。また、コントローラ103は、与えられた指示が開栓指示である場合は、開栓指示に応答して弁体101を閉位置P1から開位置P2へ移動させる開栓動作をモータ102に行わせる開栓制御を行う。
また、コントローラ103は、当該動作をモータ102に行わせた回数が許容条件Cを満たさなくなった場合に、設定された無効時間yに渡って当該制御を行うことを停止する。コントローラ103は、当該制御を行うことを停止している間は、指示Iが与えられた場合であっても、当該動作をモータ102に行わせない。
第1実施形態の自動排水栓15によれば、指示Iが多数回与えられた場合に、当該動作をモータ102に多数回行わせることを抑制することができる。このため、当該動作をモータ102に多数回行わせることによるモータ102の発熱を抑制することができる。また、当該動作をモータ102に多数回行わせるために余裕を持った定格を有するモータ102を採用する必要がなくなり、モータ102を小型化及び低コスト化することができる。
動作回数は、例えば、設定された時間x内に当該動作をモータ102に行わせた回数である。また、許容条件Cは、例えば、動作回数が設定された上限回数以下であるという条件である。
設定された無効時間yは、例えば、設定された時間xの2倍である。設定された時間xは、例えば、30秒である。設定された無効時間yは、例えば、60秒である。上限回数は、例えば、4回である。設定された無効時間y、設定された時間x及び上限回数が、これらの例と異なってもよい。時間xが30秒であり、無効時間yが60秒であり、上限回数が4回である場合は、時間xである30秒の間に開栓指示及び閉栓指示が合計して4回与えられると、それ以降は無効時間yである60秒が経過するまでは、開栓指示及び閉栓指示が無効化されて実行されない。
他の例として、閉位置P1と開位置P2との間で弁体101を移動させる動作をモータ102に行わせてから第1の時間内に再び当該動作をモータ102に行わせた場合に動作回数を1回増やし、許容条件Cを、第2の時間内における動作回数の増加回数が上限回数以下であるという許容条件にしてもよい。第1の時間は、例えば、5秒である。第2の時間は、例えば、90秒である。上限回数は、例えば、4回である。第1の時間が5秒であり、第2の時間が90秒であり、無効時間yが60秒であり、上限回数が4回である場合は、開栓指示又は閉栓指示が1回与えられてから5秒、15秒、5秒、15秒、・・・のように5秒と15秒とを交互に繰り返す時間間隔で開栓指示又は閉栓指示が連続して8回与えられると、それ以降は無効時間yである60秒が経過するまでは、開栓指示及び閉栓指示が無効化されて実行されない。
3 短時間定格及び連続定格
モータ102は、短時間定格を有する。
モータ102は、短時間定格の範囲内において動作させることができる。
モータ102が短時間定格を有する場合は、許容条件Cは、例えば、短時間定格の範囲内で閉位置P1と開位置P2との間で弁体101を移動させる動作をモータ102に行わせるという条件である。許容条件Cが当該条件である場合は、上述した上限回数は、短時間定格の範囲内で当該動作をモータ102に行わせることができる最大回数である。
短時間定格は、モータ102を定格出力で動作させることができる時間を規定する。したがって、許容条件Cが当該条件である場合は、短時間定格の範囲内で当該動作をモータ102に行わせることは、当該動作をモータ102に行わせる時間が、短時間定格により規定される、モータ102を定格出力で動作させることができる時間以下であることである。
これらにより、短時間定格の範囲外でモータ102を動作させることを抑制することができ、モータ102の出力能力を最大限に利用することができ、モータ102により消費されるエネルギーを抑制することができる。
モータ102が、連続定格をさらに有してもよい。
連続定格は、モータ102を定格出力で連続動作させる場合の定格である。
モータ102が連続定格を有する場合は、モータ102は、連続定格の範囲内において動作させられる。
4 コントローラの詳細
コントローラ103は、図2に図示されるように、モータ駆動部111、カウント部112、判定部113及び停止部114を備える。
モータ駆動部111、カウント部112、判定部113及び停止部114は、自動排水栓15に組み込まれたコンピュータにプログラムを実行させることにより構成される。モータ駆動部111、カウント部112、判定部113及び停止部114の全部又は一部が、プログラムを実行しないハードウェアにより構成されてもよい。
モータ駆動部111は、指示Iに応答してモータ102を駆動する。これにより、モータ駆動部111は、指示Iに応答して閉位置P1と開位置P2との間で弁体101を移動させる動作をモータ102に行わせる制御を行う。
カウント部112は、当該動作をモータ102に行わせた動作回数をカウントする。カウントされる動作回数は、弁体101を開位置P2から閉位置P1へ移動させる閉栓動作をモータ102に行わせた閉栓動作回数、及び弁体101を閉位置P1から開位置P2へ移動させる開栓動作をモータ102に行わせた開栓動作回数の合計である。
判定部113は、カウントされた動作回数が許容条件Cを満たすか否かを判定する。
停止部114は、カウントされた動作回数が許容条件Cを満たさなくなったと判定された場合に、設定された無効時間yに渡って当該制御を行うことをモータ駆動部111に停止させる。
5 自動排水栓の機構
図3から図5までは、第1実施形態の自動排水栓を模式的に図示する断面図である。図3は、閉栓状態となった自動排水栓を図示する。図4は、電動により開栓状態となった自動排水栓を図示する。図5は、手動により開栓状態となった自動排水栓を図示する。図6は、第1実施形態の自動排水栓に備えられる駆動部を模式的に図示する断面図である。図6は、図5の一部を拡大して示す。図7は、第1実施形態の自動排水栓に備えられる駆動部を模式的に図示する斜視図である。
自動排水栓15は、図3から図5までに図示されるように、スイッチ部121、スイッチ軸122、駆動部123、スラストロック機構124、レリースワイヤー125及び弁体101を備える。
スラストロック機構124は、ロック軸131を備える。
レリースワイヤー125は、アウターチューブ141、インナーワイヤー142、弁軸143及びリターンスプリング144を備える。
自動排水栓15が閉栓状態となっている場合は、図3に図示されるように、弁体101が後退方向D2の側にある閉位置P1に配置されて排水口21を閉じる。また、スイッチ部121が後退方向D2の側にある閉位置P1aに配置される。自動排水栓15が開栓状態となっている場合は、図4及び図5に図示されるように、弁体101が前進方向D1の側にある開位置P2に配置されて排水口21を開く。また、スイッチ部121が前進方向D1の側にある開位置P2aに配置される。
スイッチ軸122の一端は、スイッチ部121に結合される。ロック軸131の一端は、スイッチ軸122の他端に結合される。インナーワイヤー142の一端は、ロック軸131の他端に結合される。弁軸143の一端は、インナーワイヤー142の他端に結合される。弁体101は、弁軸143の他端に結合される。スイッチ部121、スイッチ軸122、ロック軸131、インナーワイヤー142及び弁軸143は、前進方向D1又は後退方向D2に案内され、前進方向D1又は後退方向D2に移動することができる。これらにより、スイッチ部121が前進方向D1又は後退方向D2に移動した場合は、スイッチ軸122、ロック軸131、インナーワイヤー142及び弁軸143によりスイッチ部121の動きが弁体101に伝達され、弁体101が前進方向D1又は後退方向D2にそれぞれ移動する。このため、スイッチ軸122、ロック軸131、インナーワイヤー142及び弁軸143は、スイッチ部121の動きを弁体101に伝達する伝達機構151を構成する。伝達機構151が、当該伝達機構151と異なる伝達機構に置き換えられてもよい。
リターンスプリング144は、インナーワイヤー142を後退方向D2に付勢する。また、インナーワイヤー142は、スイッチ軸122、ロック軸131、インナーワイヤー142及び弁軸143に直接的に又は間接的に結合されている。このため、リターンスプリング144は、スイッチ軸122、ロック軸131、インナーワイヤー142及び弁軸143により構成される伝達機構151を後退方向D2に付勢する。
スラストロック機構124は、ロック軸131の状態を、ロック軸131が後退方向D2に移動することができる非ロック状態と、ロック軸131が後退方向D2に移動することができないロック状態と、の間で切り替える。また、ロック軸131は、スイッチ軸122、インナーワイヤー142及び弁軸143に直接的に又は間接的に結合されている。このため、スラストロック機構124は、スイッチ軸122、ロック軸131、インナーワイヤー142及び弁軸143により構成される伝達機構151の状態を、伝達機構151が後退方向D2に移動することができる非ロック状態と、伝達機構151が後退方向D2に移動することができないロック状態と、の間で切り替える。
スラストロック機構124は、ロック軸131がロック解除位置まで前進方向D1に移動させられた後にロック軸131がリターンスプリング144により後退方向D2に付勢されて後退方向D2にわずかに移動させられるたびに、非ロック状態であったロック軸131の状態を非ロック状態からロック状態へ切り替え、ロック状態であったロック軸131の状態をロック状態から非ロック状態へ切り替える。
駆動部123は、スイッチ軸122を駆動してスイッチ軸122を前進方向D1に移動させる。
駆動部123は、図3から図7までに図示されるように、モータ102、ピニオン161、ラック162及び円筒部材163を備える。
ピニオン161は、モータ102の回転軸に取り付けられる。ラック162は、ピニオン161に螺合する。ラック162の歯配列方向は、前進方向D1である。円筒部材163は、ラック162に結合される。これらにより、モータ102が動作した場合は、ピニオン161が回転し、ラック162及び円筒部材163が前進方向D1に移動する。したがって、ピニオン161及びラック162は、モータ102が生成する回転運動を直線運動に変換する変換機構152を構成する。変換機構152が、当該変換機構152と異なる変換機構に置き換えられてもよい。変換機構152が省略されてモータ102が直線運動を直接的に生成するリニアモータに置き換えられてもよい。
円筒部材163は、円筒状の形状を有する。スイッチ軸122は、円筒部材163を貫通する。このため、スイッチ軸122は、円筒部材163に対して摺動することができる。スイッチ軸122は、図6に図示されるように、後退方向D2を向く当接面171を有する。円筒部材163は、図6に図示されるように、前進方向D1を向く当接面172を有する。当接面171及び当接面172は、互いに対向する。このため、円筒部材163が前進方向D1に移動した場合は、当接面171及び当接面172が互いに当接して、円筒部材163がスイッチ軸122を押し、円筒部材163が伝達機構151を押す。このため、スイッチ軸122が前進方向D1に移動し、伝達機構151が前進方向D1に移動する。このため、伝達機構151は、円筒部材163の動きも弁体101に伝達する。しかし、スイッチ軸122が前進方向D1に移動した場合は、当接面171及び当接面172が互いに離れて、スイッチ軸122が円筒部材163を押さない。このため、円筒部材163が前進方向D1に移動しない。円筒状の形状を有する円筒部材163が、円筒状の形状と異なる形状を有する部材に置き換えられてもよい。
自動排水栓15が電動により閉栓状態から開栓状態となる場合は、モータ102が、ピニオン161を回転させる。回転させられたピニオン161は、ラック162及び円筒部材163を前進方向D1に移動させる。前進方向D1に移動させられた円筒部材163は、ロック軸131がロック解除位置まで移動するまで、スイッチ軸122、ロック軸131、弁軸143及び弁体101を前進方向D1に移動させる。続いて、モータ102がピニオン161を回転させることを停止する。これにより、ロック軸131は、リターンスプリング144により後退方向D2に付勢されて後退方向D2にわずかに移動させられる。このため、ロック軸131の状態は、スラストロック機構124によりロック状態となる。これらにより、弁体101は、閉位置P1から開位置P2へ移動させられる。また、弁体101は、開位置P2に配置された状態で固定される。したがって、自動排水栓15が電動により閉栓状態から開栓状態となる場合は、ロック軸131がロック解除位置まで移動するまでスイッチ軸122、ロック軸131、弁軸143及び弁体101が前進方向D1に移動するようにピニオン161を回転させるモータ102の動作が、弁体101を閉位置P1から開位置P2へ移動させるモータ102の動作となる。
自動排水栓15が手動により閉栓状態から開栓状態となる場合は、使用者が、スイッチ部121を前進方向D1に向かって押してスイッチ部121を前進方向D1に移動させる。前進方向D1に移動させられたスイッチ部121は、ロック軸131がロック解除位置まで移動するまで、スイッチ軸122、ロック軸131、弁軸143及び弁体101を前進方向D1に移動させる。続いて、使用者が、スイッチ部121を前進方向D1に向かって押すことをやめる。これにより、ロック軸131は、リターンスプリング144により後退方向D2に付勢されて後退方向D2にわずかに移動させられる。このため、ロック軸131の状態は、スラストロック機構124によりロック状態となる。これらにより、弁体101は、閉位置P1から開位置P2へ移動させられる。また、弁体101は、開位置P2に配置された状態で固定される。
自動排水栓15が電動により開栓状態から閉栓状態となる場合は、モータ102がピニオン161を回転させる。回転させられたピニオン161は、ラック162及び円筒部材163を前進方向D1に移動させる。前進方向D1に移動させられた円筒部材163は、ロック軸131がロック解除位置まで移動するまで、スイッチ軸122、ロック軸131、弁軸143及び弁体101を前進方向D1に移動させる。続いて、モータ102がピニオン161を回転させることを停止する。これにより、ロック軸131は、リターンスプリング144により後退方向D2に付勢されて後退方向D2にわずかに移動させられる。このため、ロック軸131の状態は、スラストロック機構124により非ロック状態となる。続いて、スイッチ部121、スイッチ軸122、ロック軸131、インナーワイヤー142、弁軸143及び弁体101が、リターンスプリング144により後退方向D2に移動させられる。これにより、弁体101は、開位置P2から閉位置P1へ移動させられる。したがって、自動排水栓15が電動により開栓状態から閉栓状態となる場合は、ロック軸131がロック解除位置まで移動するまでスイッチ軸122、ロック軸131、弁軸143及び弁体101が前進方向D1に移動するようにピニオン161を回転させるモータ102の動作が、弁体101を開位置P2から閉位置P1へ移動させるモータ102の動作となる。
自動排水栓15が手動により開栓状態から閉栓状態となる場合は、使用者が、スイッチ部121を前進方向D1に向かって押してスイッチ部121を前進方向D1に移動させる。前進方向D1に移動させられたスイッチ部121は、ロック軸131がロック解除位置まで移動するまで、スイッチ軸122、ロック軸131、弁軸143及び弁体101を前進方向D1に移動させる。続いて、使用者が、スイッチ部121を前進方向D1に向かって押すことをやめる。これにより、ロック軸131は、リターンスプリング144により後退方向D2に付勢されて後退方向D2にわずかに移動させられる。このため、ロック軸131の状態は、スラストロック機構124により非ロック状態となる。続いて、スイッチ部121、スイッチ軸122、ロック軸131、インナーワイヤー142、弁軸143及び弁体101が、リターンスプリング144により後退方向D2に移動させられる。これにより、弁体101は、開位置P2から閉位置P1へ移動させられる。
モータ102が、図3から図7までに図示される機構と異なる機構により、弁体101を移動させてもよい。
この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
15 自動排水栓
101 弁体
102 モータ
103 コントローラ
111 モータ駆動部
112 カウント部
113 判定部
114 停止部
121 スイッチ部
122 スイッチ軸
123 駆動部
124 スラストロック機構
125 レリースワイヤー
161 ピニオン
162 ラック
163 円筒部材
P1 閉位置
P2 開位置
I 指示
C 許容条件

Claims (7)

  1. 弁体と、
    排水口を閉じる閉位置と前記排水口を開く開位置との間で前記弁体を移動させる動作を行うモータと、
    指示に応答して前記動作を前記モータに行わせる制御を行い、前記動作を前記モータに行わせた動作回数が許容条件を満たさなくなった場合に、設定された無効時間に渡って前記制御を行うことを停止するコントローラと、
    を備え
    前記動作回数は、設定された時間内に前記動作を前記モータに行わせた回数であり、
    前記許容条件は、前記動作回数が設定された回数以下であるという条件である自動排水栓。
  2. 弁体と、
    排水口を閉じる閉位置と前記排水口を開く開位置との間で前記弁体を移動させる動作を行うモータと、
    指示に応答して前記動作を前記モータに行わせる制御を行い、前記動作を前記モータに行わせた動作回数が許容条件を満たさなくなった場合に、設定された無効時間に渡って前記制御を行うことを停止するコントローラと、
    を備え、
    前記動作回数は、前記動作を前記モータに行わせてから第1の時間内に再び前記動作を前記モータに行わせた場合に1回増やされ、
    前記許容条件は、第2の時間内における前記動作回数の増加回数が設定された回数以下であるという条件である自動排水栓。
  3. 弁体と、
    排水口を閉じる閉位置と前記排水口を開く開位置との間で前記弁体を移動させる動作を行うモータと、
    指示に応答して前記動作を前記モータに行わせる制御を行い、前記動作を前記モータに行わせた動作回数が許容条件を満たさなくなった場合に、設定された無効時間に渡って前記制御を行うことを停止するコントローラと、
    を備え、
    前記モータは、短時間定格を有し、
    前記許容条件は、前記短時間定格の範囲内で前記動作を前記モータに行わせるという条件であり、
    前記モータは、連続定格をさらに有する自動排水栓。
  4. 前記短時間定格は、前記モータを定格出力で動作させることができる時間を規定し、
    前記短時間定格の範囲内で前記動作を前記モータに行わせることは、前記動作を前記モータに行わせる時間が前記モータを前記定格出力で動作させることができる時間以下であることである
    請求項の自動排水栓。
  5. 前記モータは、短時間定格を有し、
    前記許容条件は、前記短時間定格の範囲内で前記動作を前記モータに行わせるという条件である
    請求項1又は2の自動排水栓。
  6. 前記短時間定格は、前記モータを定格出力で動作させることができる時間を規定し、
    前記短時間定格の範囲内で前記動作を前記モータに行わせることは、前記動作を前記モータに行わせる時間が前記モータを前記定格出力で動作させることができる時間以下であることである
    請求項の自動排水栓。
  7. 前記コントローラは、
    前記制御を行うモータ駆動部と、
    前記動作回数をカウントするカウント部と、
    前記動作回数が前記許容条件を満たすか否かを判定する判定部と、
    前記動作回数が前記許容条件を満たさなくなったと判定された場合に前記設定された無効時間に渡って前記制御を行うことを前記モータ駆動部に停止させる停止部と、
    を備える
    請求項1から6までのいずれかの自動排水栓。
JP2020020434A 2020-02-10 2020-02-10 自動排水栓 Active JP7445292B2 (ja)

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