JPH02256726A - 給水栓用凍結防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は既存の給水栓に取付可能な給水栓用凍結防止装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の給水栓用凍結防止装置として、実開昭５
３−９２２２７号公報に記載のように、サーモエレメン
トを使用したものが提案されている。即ち、水温が凍結
温度近傍まで低下すると、サーモエレメントのシャフト
が引っ込み、これと連動するバルブが下降して第２弁孔
を開き、送水配管内部の水を第２弁孔を介して排出する
ことにより、水の保有熱によって凍結を防止するもので
ある。

〔発明が解決しようとする課題］ ところが、一般の給水栓はあらゆる場所に設置されてい
るため、寒冷期に凍結破裂が発生しやすい場合もあれば
、給湯配管や夏期の直射日光などにより非常な高温にな
る場合もある。サーモエレメントは周知のようにサーモ
ワックスのような感温剤を封入し、この感温剤の膨張・
収縮作用により温度を感知するものであるが、一般に４
０°Ｃ以上の環境で使用すると、ヒステリシスによる弁
開閉温度のバラツキが生じやすく、最悪の場合には封入
された感温剤が漏出するおそれがある。そのため、水道
水に感温剤が混入して衛生面で支障をきたすばかりか、
サーモエレメントの動作不良の原因ともなる。したがっ
て、従来の凍結防止装置はその設置場所が限られるとと
もに、衛生面の保全に十分な注意を要するという問題が
あった。

そこで、本発明の目的は、サーモエレメントを使用せず
、如何なる場所の給水栓に通用しても動作上および衛生
上の問題がない給水栓用凍結防止装置を提供することに
ある。

また、他の目的は、作動が鋭敏で、動作不良のおそれが
ない給水栓用凍結防止装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するため、第１の発明は、給水栓本体に
螺合され、ハンドルにて回転操作される筒状の栓棒と、
栓棒の内部に摺動自在に挿入され、水圧またはバネ力に
より閉弁方向に付勢された弁体と、栓棒の内部に形成さ
れ、水凝固時の体積膨張作用により弁体を開弁動作させ
る作動室と、栓棒の下端部に着脱可能に取り付けられ、
給水栓本体の主弁口を開閉するコマパツキンと、上記弁
体の開弁動作によって開かれ、上記主弁口をバイパスし
て給水栓本体の内部から排水口へと水を流す副弁口と、
を具備したものである。

また、第２の発明は、第１の発明において、上記給水栓
本体の内部からコマパツキンおよび弁体の内部を介して
作動室へ通じる給水通路を設けるとともに、弁体の上端
部に上記給水通路の作動室方向への水の流れのみを許容
する逆止弁を設け、栓棒の上端部に作動室の上端部と栓
棒の外部上を連通ずるブロー通路を設け、該ブロー通路
を開閉可能なブロー弁を設けたものである。

第３の発明は、第１の発明において、上記給水栓本体の
内部からコマパツキンおよび弁体の内部を介して作動室
へ通じる給水通路を設けるとともに、弁体の上端部に上
記給水通路を凍結閉鎖可能な初期凍結通路を設け、栓棒
の上端部に作動室の上端部と栓棒の外部とを連通ずるブ
ロー通路を設け、該ブロー通路を開閉可能なブロー弁を
設けたものである。

さらに、第４の発明は、ハンドルにて回転操作される栓
棒と、給水栓本体の上端部に螺着され、栓棒の外周を覆
うシリンダ部を一体形成したパンキン押え用ナツトと、
上記シリンダ部の内周面と栓棒の外周面との間の環状空
間に形成され、水凝固時の体積膨張作用により栓棒を開
弁方向に軸方向移動させる作動室と、給水栓本体の雌ね
じ部に螺合し、上記栓棒と軸方向に摺動自在に係合する
とともに栓棒と一体回転するスリーブと、スリーブの下
端部に直接または間接に取り付けられ、給水栓本体の主
弁口を開閉するコマパツキンと、上記栓棒の開弁動作に
よって開かれ、上記主弁口をバイパスして給水栓本体の
内部から排水口へと水を流す副弁口と、を具備したもの
である。

〔作用〕

第１の発明によれば、栓棒の内部に作動室を形成し、こ
の作動室内の水が氷に変化するときの体積膨張作用を利
用して弁体を開弁動作させ、送水配管内の水を副弁口を
介して排出する。つまり、サーモエレメントのような感
温体を使用せず、水の物性変化のみを利用して給水配管
の凍結を確実に防止できる。

また、第２の発明によれば、ブロー弁を開くと作動室の
内圧が下がるので、給水栓本体の水は給水通路および逆
止弁を通って作動室に供給され、作動室の水はブロー通
路を経て外部へ排出される。

このとき、作動室内部の空気も一緒に排出されるので、
作動室内部には空気が残留せず、凍結時の開弁動作が鋭
敏となる。

第３の発明によれば、第２の発明における逆止弁に代え
て初期凍結通路を設けである。この初期凍結通路は作動
室が完全に凍結する前に凍結し、給水通路を閉鎖するの
で、作動室が密閉され、作動室内部の体積膨張作用によ
り弁体を開弁動作させることができる。

さらに、第４の発明によれば、栓棒とパツキン押え用ナ
ツトに一体形成したシリンダ部との間に作動室を形成す
る一方、栓棒の下部にスリーブを軸方向移動可能かつ一
体回転可能に設け、このスリーブを給水栓本体の雌ねじ
部に螺合しである。

したがって、通常の開栓時には栓棒は定位置で回転する
のみであり、凍結防止時には栓棒は軸方向に移動し、副
弁口を開く。つまり、栓棒は第１の発明における弁体を
兼用でき、部品点数を削減できる。

〔実施例〕

第１図、第２図は本発明にかかる給水栓用凍結防止装置
の第１実施例を示す。

１は既存の給水栓であり、その給水栓本体２の内部には
主弁口３が形成され、下部には排水口４、上部には円筒
状の栓棒取付部５がそれぞれ一体に形成されている。栓
棒取付部５の上部にはパツキン６とパツキン受金７とが
載置され、栓棒取付部５にナンド８を螺着することによ
り、栓棒１０と給水栓本体２との隙間からの水漏れが防
止されている。

栓ｒａ１０は下端が開口した円筒形に形成されており、
上端部外周には給水栓本体２の雌ねじ部２ａに螺合する
雄ねじ部１１が形成されている。栓棒１０の下端部には
円筒形のコマ１２がスナップリング１３によって回転可
能に取り付けられており、コマ１２の上端部には副弁口
１２ａが形成されている。上記コマ１２の下面には給水
栓本体２の主弁口３を開閉可能なコマパツキン１４が配
置され、筒形の止めねじ１５をコマ１２の内側に螺着す
ることにより、コマパンキン１４はコマ１２に着脱可能
に取り付けられている。コマパツキン１４が劣化すれば
、止めねじ１５を取り外すことにより容易に交換できる
。

上記栓棒１０の内部には円筒状の弁体１６が上下に摺動
自在に挿通されており、弁体１６の下端部には副弁口１
２ａを開閉可能な円筒状弁子１７が螺着されている。な
お、弁子１７の下端部上面には副弁口１２ａの下面に密
着するガスケット１８が配置されている゛、上記弁子１
７の下面とコマ１２に螺着した止めねじ１５との間には
リターンスプリング１９が介装されており、このリター
ンスプリング１９によって弁体１６は上方（閉弁方向）
へ付勢されている。なお、水圧は弁体１６に対して閉弁
方向に作用するので、リターンスプリング１９は省略す
ることも可能である。止めねじ１５の内部にはオリフィ
ス２０とスクリーン２１とがリターンスプリング１９に
よって押し付けられた状態で配設されている。上記弁子
１７の周囲には弁室２２が設けられており、この弁室２
２は栓棒１０に形成した第１連通孔１０ａを介して栓棒
ｌＯと給水栓本体２との間の循環室２３へ連通し、さら
に第２連通孔１０ｂを介して排水口４へと連通している
、したがって、弁体１６が下方（開弁方向）へ動作する
と、副弁口１２ａが開かれ、給水栓本体２内部の水はオ
リフィス２０．副弁口１２ａ、弁室２２、第１連通孔１
０ａ　、循環室２３、第２連通孔１０ｂを介して排水口
４へと排出される。

上記栓棒１０の内周面と弁体１６の外周面との間に環状
空間よりなる作動室２４が設けられており、作動室２４
は栓棒１０と弁体１６との間に設けた０リング２５によ
って外部とシールされている０作動室２４は薄肉な環状
空間で構成されているため、容積に対する栓棒１０との
接触面積が大きく、しかも栓棒ｌＯの外周面に薄肉な円
筒管２６を介してフィン２７を取り付けて放熱面積を大
きくしているので、外気温度に敏感に反応できる０作動
室２．４の内部には伝熱促進体であるコイルスプリング
２８が収容されており、このコイルスプリング２８は弁
体１６に付勢力を与えていない、コイルスプリング２８
は、素材であるバネ鋼の比熱が水に比べて約１７１０で
あり熱伝導率が５０〜１００倍であることを利用して、
作動室２４内の水の凝固または融解を早め、悪魔向上に
寄与している。

弁体１６の内部には給水栓本体２内部と作動室２４とを
結ぶ給水通路２９が設けられており、この給水通路２９
を開閉する逆止弁３０が弁体１６の上端部に配置されて
いる。この逆止弁３０は弱いスプリング３１によって閉
弁方向に付勢されており、給水栓本体２内部から作動室
２４への水の流れのみを許容している。また、栓棒１０
の上端部外側に設けたセレーシヨン１０ｃにはハンドル
３２が回動不能に嵌合しており、栓棒１０の上端にネジ
３３を螺合することによって仮バネ３４を介してハンド
ル３２を抜は止め保持している。上記ハンドル固定用ネ
ジ３３は栓棒１０の上部に形成されたブロー通路３５を
開閉するブロー弁を兼ねており、上記ネジ３３を少し緩
めてブロー通路３５を開くと、作動室２４の内部の水は
ブロー通路３５から排出孔３６を介して排出される。つ
まり、作動室２４の内圧が下がると、逆止弁３０が自動
的に開いて給水通路２９から作動室２４へ水が補給され
るため、作動室２４の上部に溜まった空気は水とともに
排出される。特に、空気は圧縮性流体であるため、作動
室２４に空気が残留していると弁体１６の開弁動作を著
しく遅らせることになるが、上記のように作動室２４の
残留空気を効率良く排出できるので、開弁動作が鋭敏と
なる。

次に、上記凍結防止装置の作動を説明する。

まず、ハンドル３２を開栓方向に回すと、栓棒１０が一
体に回転しながら上方へ移動し、コマ１２も一体に上方
へ移動してコマパツキン１４が主弁口３を開く。そのた
め、送水配管内部の水は主弁口３を介して排水口４へと
流れる。このとき、弁体１６は栓棒１０と一体的に動作
するため、副弁口１２ａは閉鎖状態のまま保持される。

一方、閉栓状態において外気温度が零度以下に低下する
と、作動室２４内の水の保有熱が栓棒１０を介して放出
され、作動室２４内の水が凝固し始める。

この時、作動室２４は逆止弁３０により密閉されている
ので、水凝固時の体積膨張によって即座に弁体１６が押
し下げられ、副弁口１２ａを開く、そのため、送水配管
内部の比較的温かい水がオリフィス２０から副弁口１２
ａ、弁室２２、第１連通孔１０ａ、循環室２３、第２連
通孔１０ｂを介して排水口４へと排出され、送水配管の
水の流通を促して送水配管の凍結を防止する。そして、
同時に弁室２２および循環室２３を流れる水の保有熱が
栓棒１０および弁体１６に伝えられ、作動室２４の氷を
溶かす、その結果、弁体１６は給水栓本体２の水圧およ
びリターンスプリング１９のばね力によって押し上げら
れ、副弁口１２ａを閉じる。以後、上記の動作を繰り返
す。

上記実施例では、副弁口１２ａを流れる水の保有熱によ
って作動室２４の氷を積極的に溶かすようになっている
ため、外気温度が低い時でも自動的に閉弁され、比較的
短い周期で開弁、閉弁を繰り返すことになる。しかも、
副弁口１２ａを流れる水の流量はオリフィス２０によっ
て絞られているので、必要以上に多量の水が廃棄されず
、水の無駄が少なくて済む。

第３図は本発明の第２実施例を示し、第１実施例と対応
する部品および部分には同一符号を付して説明を省略す
る。

この実施例では、栓棒１０の内部に摺動自在に挿入され
た弁体１６を短くし、弁体Ｉ６の上部に作動室２４を設
けである。弁体１６の上端部には逆止弁３０が設けられ
、この逆止弁３０は伝熱促進体を兼ねるスプリング４０
によって下方へ付勢されている。上記逆止弁３０は給水
栓本体２の内部からコマ１２および弁体１６（弁子１７
）の内部を経て作動室２４へと通じる給水通路２９を閉
鎖している。弁体１６を上方（閉弁方向）へ付勢するリ
ターンスプリング１９の下端は、栓棒ｌＯの下端部に螺
着されたスプリングシート４１で支持され、このスプリ
ングシート４１の上端に副弁口４１ａが形成されている
。また、スプリングシート４１の内側にはコマパツキン
１４を装着したコマ１２が着脱可能に挿入され、Ｏリン
グ４２によって保持されている０作動室２４内の水が氷
に変化する時の体積膨張作用により弁体１６が下方に移
動すると、副弁口４１ａが開かれ、給水栓本体２の水は
副弁ロイ１ａ、栓棒１０の下端部に設けた弁室４４．連
通孔４５を経て排出口４へ流れ、送水配管の凍結を防止
できる。

この実施例では、作動室２４の内側に弁体１６が存在し
ないので、栓棒１０を細くできるとともに、栓棒１０の
外周部にフィン４３を直接形成することができる。また
、作動室２４の下端部に逆止弁３０が設けられるため、
ブロー弁であるハンドル固定用ネジ３３を開いた時、給
水栓本体２内部の水は給水通路２９および逆止弁３０を
通って作動室２４の下端部へ供給され、作動室２４の水
はその上端部からブロー通路３５．排出孔３６を経て外
部へ排出される。つまり、ブロー弁３３を開くと、水は
作動室２４の下端部から上方へ流れるので、作動室２４
の下部に溜まった残留空気も確実に排出することができ
る。

第４図は本発明の第３実施例を示し、第１実施例と対応
する部品および部分には同一符号を付して説明を省略す
る。

この実施例では、栓棒１０の下部に副弁口５０を一体に
形成し、この副弁口５０に対して弁体１６が下方から圧
着して閉鎖している。弁体１６の軸心部にはパイプ５１
が固定されており、このパイプ５１によって逆止弁３０
の下端部が上下方向に案内されている。

逆止弁３０は作動室２４の中を上方へ延長され、その上
端部がハンドル固定用ネジ３３によって支持されている
。そのため、逆止弁３０の傾きが防止される。

逆止弁３０の外周には逆止弁３０を閉弁方向に付勢し、
かつ伝熱促進体を兼ねるスプリング５２が配設されてい
る。また、弁体１６を上方（閉弁方向）へ付勢するリタ
ーンスプリング１９の下端は、第２実施例と同様に栓棒
ｌＯの下端部に螺着されたスプリングシート５３で支持
され、このスプリングシート５３の下部にはコマパツキ
ン１４を装着したコマ１２が着脱可能に挿入され、０リ
ング５４によって保持されている。なお、５５は濾過層
のスクリーンである。

この実施例では、副弁口５０が開くと、給水栓本体２内
部の水は栓棒ｌＯの半径方向の連通孔５６、および軸方
向の連通孔５７を経て排水口４へと流れるとともに、そ
の一部は循環室２３へも流れるので、水の保有熱が栓棒
１０および弁体１６に効率よく伝えられ、作動室２４の
氷を早く溶かすことができる。

また、ブロー弁３３を開いた時、第２実施例と同様に、
水は作動室２４の下端部から上方へ流れるので、作動遅
れの原因となる作動室２４の残留空気を６１実に排出す
ることができる。

第５図は本発明の第４実施例を示し、第１実施例と対応
する部品および部分には同一符号を付して説明を省略す
る。

この実施例では、栓棒１０の下端部にコマ１２を螺着固
定し、このコマ１２に設けた副弁口１２ａをリターンス
プリング１９によって下方へ付勢された弁体１６の下端
部が閉鎖している。したがって、作動室２４内の水が氷
に変化すると、その体積膨張作用により弁体１６が上方
へ移動し、副弁口１２ａを開く。

この場合には、作動室２４の上端部に金属製のリング６
０が配置されるとともに、弁体１６の上記リング６０と
対応する部位に給水通路２９と作動室２４とを結ぶ初期
凍結通路６１が形成され、上記リング６０によって初期
凍結通路６１を細く絞っている。そのため、外気温度が
低下すると、作動室２４の水が完全に凍結する以前に初
期凍結通路６１が凍結して作動室２４を密閉でき、第１
〜第３実施例における逆止弁を廃止できる。また、弁体
１６の上端部には作動室２４と外部への排出孔６４とを
連通ずるブロー通路６２が形成され、このブロー通路６
２をリターンスブリング１９のばね力を利用して閉鎖す
る弁６３が設けられている。リターンスプリング１９は
弁体１６に作用する水圧より高いバネ力を有しており、
その上端はハンドル固定用ネジ３３で支持されている。

ネジ３３を緩めるとリターンスプリング１９のばね荷重
が低下するので、副弁口１２ａが開かれるとともにブロ
ー通路６２も開かれ、内部の清掃および作動室２４に残
留した空気の排出を行うことができる。

第６図、第７図は本発明の第５実施例を示し、第１実施
例と対応する部品には同一符号を付して説明を省略する
。

この実施例では、給水栓本体２の上端部に螺着されたパ
ツキン押え用ナツト８の上部に、外周にフィン７１を有
する円筒状シリンダ部７０を一体に形成しである。そし
て、シリンダ部７０と栓棒１０との間を０リング７２．
７３によってシールし、シリンダ部７０の内周面と栓棒
１０の外周面との間に作動室２４を形成しである。なお
、作動室２４の上端部には第４実施例（第５図）と同様
に初期凍結通路７７を細く絞るための金属製リング７４
が配置されている。

栓棒１０の下端部には矩形状の異形断面部７５が一体に
形成されており、この異形断面部７５は給水栓本体２の
雌ねじ部２ａに螺合したスリーブ７６に軸方向に摺動自
在に嵌合している。なお、栓棒１０とスリーブ７６との
間には栓棒１０を上方（閉弁方向）に付勢するリターン
スプリング１９が介装されている。

スリーブ７６の下端部には、第１実施例と同様にコマ１
２が回転可能に取り付けられ、このコマ１２に主弁口３
を開閉するコマパツキン１４が固定されている。そして
、上記コマ１２には副弁口１２ａが形成され、この副弁
口１２ａを開閉する弁子１７が栓棒ｌＯの下端部に螺着
されている。

この実施例の場合には、開栓方向にハンドル３２を回す
と、スリーブ７６が回転に伴って上方へ移動する。その
ため、スリーブ７６に取り付けられたコマパツキン１４
が主弁口３から離れ、開栓できる。

また、閉栓状態で外気温度が低下し、作動室２４内の水
が凍結し始めると、作動室２４の体積膨張により栓棒１
０がリターンスプリング１９に抗して押し下げられ、副
弁口１２ａを開（ため、送水配管の凍結を確実に防止で
きる。つまり、栓棒１０が第１実施例〜第４実施例にお
ける弁体１６を兼ねることができる。

なお、本発明は上記各実施例に限定されるものではない
。例えば、上記各実施例では弁体１６を閉弁方向に付勢
するためのリターンスプリング１９を設けたが、水圧が
弁体１６に対して閉弁方向に作用する形式の凍結防止装
置（第２図、第３図、第４図、第６図）の場合には、リ
ターンスプリング１９を省略することも可能である。

また、本発明における上下関係は、ハンドル３２を給水
栓本体２の上方に向けた状態を基準にしてあり、ハンド
ルを給水栓本体２の側方あるいは下方に向けて配置した
場合には、これに応じて上下関係を側方あるいは下方に
置き換えればよい。

〔発明の効果） 以上の説明で明らかなように、本発明によればサーモエ
レメントを使用せず、水の物性変化を利用して凍結を防
止するため、如何なる場所の給水栓に適用しても、動作
上および衛生上の問題がなく、耐久性に優れた給水栓用
凍結防止装置を実現できる。特に、本発明の凍結防止装
置は高温環境下でも使用できるので、給湯配管にも適用
できるという利点がある。

また、ブロー弁を開くことにより作動室に残留した空気
を脱気できるので、弁体が鋭敏に動作し、送水配管の凍
結を確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる給水栓用凍結防止装置の第１実
施例の全体断面図、第２図はその詳細断面図、第３図は
第２実施例の詳細断面図、第４回は第３実施例の詳細断
面図、第５図は第４実施例の詳細断面図、第６図は第５
実施例の詳細断面図、第７図は第６図の■−■線断面図
である。 １・・・給水栓、２・・・給水栓本体、２ａ・・・雌ね
じ部、３・・・主弁口、４・・・排水口、６・・・パツ
キン、８・・・パツキン押え用ナツト、１０・・・栓棒
、１２・・・コマ、１２ａ、４１ａ、５０・・・副弁口
、１４・・・コマパンキン、１６・・・弁体、１９・・
・リターンスプリング、２４・・・作動室、２９・・・
給水通路、３０・・・逆止弁、３２・・・ハンドル、３
３・・・ハンドル固定用ネジ （ブロー弁）、３５・・・ブロー通路、７０・・・シリ
ンダ部、７６・・・スリーブ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）給水栓本体に螺合され、ハンドルにて回転操作さ
   れる筒状の栓棒と、栓棒の内部に摺動自在に挿入され、
   水圧またはバネ力により閉弁方向に付勢された弁体と、
   栓棒の内部に形成され、水凝固時の体積膨張作用により
   弁体を開弁動作させる作動室と、栓棒の下端部に着脱可
   能に取り付けられ、給水栓本体の主弁口を開閉するコマ
   パッキンと、上記弁体の開弁動作によって開かれ、上記
   主弁口をバイパスして給水栓本体の内部から排水口へと
   水を流す副弁口と、を具備したことを特徴とする給水栓
   用凍結防止装置。
2. （２）請求項（１）に記載の給水栓用凍結防止装置にお
   いて、 上記給水栓本体の内部からコマパッキンおよび弁体の内
   部を介して作動室へ通じる給水通路を設けるとともに、
   弁体の上端部に上記給水通路の作動室方向への水の流れ
   のみを許容する逆止弁を設け、栓棒の上端部に作動室の
   上端部と栓棒の外部とを連通するブロー通路を設け、該
   ブロー通路を開閉可能なブロー弁を設けたことを特徴と
   する給水栓用凍結防止装置。
3. （３）請求項（１）に記載の給水栓用凍結防止装置にお
   いて、 上記給水栓本体の内部からコマパッキンおよび弁体の内
   部を介して作動室へ通じる給水通路を設けるとともに、
   弁体の上端部に上記給水通路を凍結閉鎖可能な初期凍結
   通路を設け、栓棒の上端部に作動室の上端部と栓棒の外
   部とを連通するブロー通路を設け、該ブロー通路を開閉
   可能なブロー弁を設けたことを特徴とする給水栓用凍結
   防止装置。
4. （４）ハンドルにて回転操作される栓棒と、給水栓本体
   の上端部に螺着され、栓棒の外周を覆うシリンダ部を一
   体形成したパッキン押え用ナットと、上記シリンダ部の
   内周面と栓棒の外周面との間の環状空間に形成され、水
   凝固時の体積膨張作用により栓棒を開弁方向に軸方向移
   動させる作動室と、給水栓本体の雌ねじ部に螺合し、上
   記栓棒と軸方向に摺動自在に係合するとともに栓棒と一
   体回転するスリーブと、スリーブの下端部に直接または
   間接に取り付けられ、給水栓本体の主弁口を開閉するコ
   マパッキンと、上記栓棒の開弁動作によって開かれ、上
   記主弁口をバイパスして給水栓本体の内部から排水口へ
   と水を流す副弁口と、を具備したことを特徴とする給水
   栓用凍結防止装置。