JPH0444535A - 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〕

従来の給水栓用凍結防止装置はサーモエレメントを内蔵
しており、水温が凍結温度近傍まで低下すると、サーモ
エレメントが収縮し、これと連動するバルブが下降して
副弁孔を開き、送水配管内部の水を副弁孔を介して排出
することにより、水の保有熱によって凍結を防止するの
が通例である（実開昭５３−９２２２７号公報参照）。

ところが、給水栓はあらゆる場所に設置されており、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、−ｇに４０°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、サーモエレメン
トが動作不良を起こし品いだけでなく、水道水に感温剤
が混入して衛生面で支障をきたすおそれがあった。

このような問題点を解決するものとして、本出願人は、
サーモエレメントを使用せず、水が氷に変化する時の体
積膨張作用を利用して凍結を防止する給水栓用凍結防止
装置を提案した（特願平１−２７７９４５号）、この凍
結防止装置は、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、上記給水栓本体の内部から
作動室へ通じる給水通路と、弁体の上端部に給水通路の
作動室方向への水の流れのみを許容する逆止弁とを設け
た構造よなっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、この凍結防止装置の場合、次のような２つの
問題点があった。第１の問題は、給水栓本体の内部から
作動室へ通じる給水通路の途中に逆止弁を設ける関係で
、作動室の水圧が一定圧以上となることである。このこ
とは、作動室の外壁を構成する栓棒を耐圧構造とする必
要が生じ、材料の選定や肉厚に制約を受けるとともに、
太陽熱温水器のように低い水圧で使用される場合には作
動室に水を充満させることができず、実際上使用できな
いという結果を招く、第２の問題は、弁体と副弁口とが
弁体の動作方向に対して直角なシール面を有することで
ある。このようなシール面を有する場合には、弁体が開
弁方向に動作した時、その移動量が副弁口の相当直径の
約０．２５倍になった時点で全開となる。つまり、弁体
が僅かに移動しただけで副弁口は全開となるので、排水
流量の制御が難しく、次に副弁口が閉じられるまでの間
に無駄に排出される水量が多くなる欠点がある。

そこで、本発明の第１の目的は、作動室の外壁を耐圧構
造とする必要がなく、かつ低い水圧の給水栓でも使用可
能な給水栓用凍結防止装置を提供することにある。

また、第２の目的は、副弁口を流れる排水量の制御が容
易な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、
上記給水栓本体の内部から作動室へ通じる給水通路と、
栓棒の上端部に設けられ、作動室の上端部と栓棒の外部
とを連通ずるブロー通路と、栓棒の上端部に設けられ、
上記ブロー通路を開閉可能なブロー弁とを具備した給水
栓用凍結防止装置において、上記ブロー弁には、上記給
水通路を開閉可能で、かつブロー弁を閉弁方向に動作さ
せた時、ブロー通路の閉鎖より先に給水通路を閉じる弁
部が設けられていることを特徴とする。

また、第２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給水栓用凍
結防止装置において、上記副弁口は閉弁方向に向かって
漸次小径となるテーパ状内周面を有し、弁体は上記副弁
口の内周面に着座するテーパ状外周面を有することを特
徴とする。

〔作用〕

第１の発明によれば、ブロー弁を開弁方向に動作させる
と、ブロー通路が開かれるとともに給水通路が開かれる
。そのため、給水栓本体の内部から給水通路を介して作
動室に水が供給され、作動室に水が充満した後、余った
水はブロー通路を介して外部に放出される。つぎにブロ
ー弁を閉弁方向に動作させると、まず給水通路が閉じら
れ、続いてブロー通路が閉しられる。そのため、作動室
の水圧は常に零（ゲージ圧）となり、作動室を耐圧構造
とする必要がなくなる。また、太陽熱温水器のように低
い水圧で使用しても容易に作動室に水を充満させること
ができる。

第２の発明によれば、弁体と副弁口とがテーパ状のシー
ル面を有するため、弁体が開弁方向に動作した時、弁体
の移動につれて副弁口は緩やかに開かれる。したがって
、排水流量の制御が簡単となり、排水による作動室への
熱伝導時間を稼ぐことができる。このことは、副弁口が
開かれた後、次に副弁口が閉じられるまでの間に排出さ
れる水量を少なくできることを意味する。

〔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
の一例を示す。

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、先端部には排水口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にナツト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。

栓棒１０は下端が開口した円筒形に形成されており、下
端部外周には給水栓本体２の雌ねじ部９に螺合する雄ね
じ部１０ａが形成されている。栓棒１０の下端部内側に
は略円筒形の弁座部材１１が螺着されており、この弁座
部材１１の内側にはコマ１２が着脱可能に挿入され、０
リング１３によって保持されている。上記コマ１２の軸
心には貫通孔１２ａが形成されており、コマ１２の下面
には給水栓本体２の主弁口３を開閉可能な環状のコマパ
ツキン１４が装着されている。したがって、コマパツキ
ン１４が劣化すれば、コマ１２を弁座部材１１から着脱
することにより、容易に交換できる。上記弁座部材１１
の上端部には、第２図に示すように上方（閉弁方向）に
向かって漸次小径となるテーパ状内周面を存する副弁口
１１ａが形成されている。

上記栓棒１０の内部には円筒状の弁体１５が上下に摺動
自在に挿通されており、弁体１５の下端部には副弁口１
１ａを開閉可能な円筒状弁子１６が螺着固定されている
。弁子１６の下部外周にはテーパ状副弁口１１ａに密着
するガスケット１７が焼付は等の手段によって固定され
ており、このガスケット１７の外周面は上方（閉弁方向
）に向かって漸次小径となるテーパ面となっている。上
記弁体１５と弁座部材１１との間には、弁体１５を上方
（閉弁方向）に付勢するリターンスプリング１８が介装
されている。なお、水圧は弁子Ｉ６に対して閉弁方向に
作用するので、リターンスプリング１８は省略すること
も可能である。上記栓棒１０の下端部内面と弁子１７の
外面との間の空間は弁室１９を構成しており、この弁室
１９は栓棒ｌＯに形成したバイパス孔１０ｂを介して排
水口４へと連通している。したがって、弁体１５が下方
（開弁方向）へ動作すると、副弁口１１ａが開かれ、給
水栓本体２内部の水はコマ１２の貫通孔１２ａ、副弁口
１１ａ、弁室１９、バイパス孔１０ｂを経て排水口４へ
と排出される。

外部に露出した栓棒１０の外周面には複数の放熱用フィ
ンｌｏｃが一体に形成されており、このフィン１０ｃを
設けた部位の内側には作動室２０が形成されている。こ
の作動室２０の下端部は栓棒ｌＯと弁体１５との間に設
けた０リング２１によって外部とシールされている０作
動室２０の内部には伝熱促進体であるコイルスプリング
２２が収容されており、このコイルスプリング２２は弁
体１５に付勢力を与えていない、コイルスプリング２２
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２０内の水の凝固または融解を早め、感度向上に
寄与している。

上記弁体１５の中央孔１５ａおよび弁子１６の中央孔１
６ａは給水栓本体２内部と作動室２０とを結ぶ給水通路
２３を構成しており、この給水通路２３を開閉する棒状
の弁部２４ａがブロー弁２４から一体に垂設されている
。ｊ！ＩＩち、上記弁部２４ａは弁体１５の中央孔１５
ａに摺動自在に挿入されており、弁部２４ａが中央孔１
５ａの内側に設けた０リング２５と接離することにより
給水通路２３を開閉する。上記ブロー弁２４は栓棒１０
の上端部内側に螺合しており、上端面に形成した溝２４
ｂに工具を係合させて回すと、ブロー弁２４に装着した
０リング２６が座面１０ｄに着座し、外部に開口したブ
ロー孔１０ｅと作動室２０との間を結ぶブロー通路２７
を閉鎖できる。そして特に、ブロー弁２４を開弁方向に
動作させた時、ブロー通路２７が給水通路２３より先に
開かれ、ブロー弁２４を閉弁方向（下方）に動作させた
時、給水通路２３がブロー通路２７より先に閉じられる
ように構成されている。そのため、ブロー弁２４を緩め
ると先にブロー通路２７が開き、続いて給水通路２３が
開いて給水栓本体２から水道水が作動室２０へ補給され
、作動室２０の内部に溜まった空気は水とともにブロー
孔１０ｅより排出される。特に、空気は圧縮性流体であ
るため、作動室２０に空気が少しでも残留していると弁
体１５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２０の残留空気を完全に排出できるので
、開弁動作が鋭敏となる。一方、ブロー弁２４を閉じる
と、先に給水通Ｉａ２３が閉しられるので、ブロー通路
２７を閉じる時点では作動室２０の内圧は零（ゲージ圧
）となる、このように作動室２０の内圧が低くなると、
作動室２０の外壁を構成する栓棒１０の肉厚を薄くでき
、外気温度に対する感度を高めることができ、また比較
的強度の低い材料で形成することも可能となるので、材
料の選択の自由度が拡がる。また、太陽熱温水器のよう
に低い水圧で使用される場合にも、ブロー弁２４を開け
ば作動室２０に容易に水を供給でき、使用可能となる。

さらに、圧力が低い水は分子の運動が緩慢であるため、
圧力の高い水に比べて凍結が早く、その結果、作動室２
０の凍結を早めることも可能となる。

なお、ブロー弁２４の弁部２４ａが作動室２０の中心部
を貫通することにより、作動室２０が環状空間となるた
め、容積に対する栓棒１０との接触面積が大きくなり、
しかも栓棒ｌＯの外周面にフィン１０ｃを設けて放熱面
積を大きくしているので、外気温度に敏感に反応できる
。

栓棒１０の上端部外周に設けたセレーシぢン１０ｆには
ハンドル２８が回動不能に嵌合しており、栓棒ｌＯの上
端に固定ネジ２９を螺合することによってハンドル２８
を抜は止め固定するとともに、ブロー弁２４の緩みを防
止している。特に、固定ネジ２９を設けることにより、
悪戯等によってブロー弁２４が開かれるのを防止する機
能もある。

一作動の説明− 次に、上記凍結防止装置の作動を説明する。

まず、ハンドル２８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１５および弁子１６は栓棒１０
と一体的に動作するため、副弁口１１ａは閉鎖状態のま
ま保持される。したがって、寒冷時以外に使用しても何
ら支障はない。

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２０内の水の保有熱が栓棒１０を介して放出
され、作動室２０内の水が凝固し始める。

この時、作動室２０は周囲に設けた０リング２１，２５
゜２６により密閉されているので、水凝固時の体積膨張
によって弁体１５が押し下げられ、副弁口１１ａを開く
、そのため、送水配管内部の比較的温かい水がコマ１２
の貫通孔１２ａから副弁口１１ａ、弁室１９、バイパス
孔Ｊｏｂを通って排水口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１９を流れる水の保有熱が栓棒１０および弁体
１５を介して作動室２０に伝えられ、作動室２０の氷を
溶かす、その結果、弁体１５は給水栓本体２の水圧およ
びリターンスプリング１８のばね力によって押し上げら
れ、副弁口１１ａを閉しる。以後、上記の動作を繰り返
す。

ところで、本発明では作動室２０の体積膨張により弁体
１５が下方（開弁方向）へ動作した時、副弁口１１ａを
流れる排水流量の制御が簡単であり、副弁口１１ａが開
いた後、次に副弁口１１ａが閉じられるまでの間に排出
される水量を少なくできるという特徴がある。即ち、本
発明では弁子１６に固定したガスケット１７と副弁口１
１ａとがテーパ状のシール面を有するため、弁体１５が
開弁方向に動作した時、第３図に実線で示されるように
弁体１５の移動につれて副弁口１１ａは緩やかに開かれ
、弁体１５の移動量が副弁口１１ａの相当直径りの約０
．６４倍になった時点で全開となる。これに対し、本出
願人が先に提案した凍結防止装置では、弁体と副弁口と
が弁体の動作方向に対して直角なシール面を有するため
、第３図に破線で示すように弁体の移動に対する弁開度
の変化が急激であり、弁体の移動量が副弁口の相当直径
りの約０．２５倍になった時点で全開となる。つまり、
従来では弁体が僅かに移動しただけで副弁口は全開とな
るので、排水流量が多く、副弁口が閉じるまでの間に無
駄に排出されろ水量が多くなるのに対し、本発明では弁
体１５が多少移動しても弁開度が全開にならないので、
排水流量を少なくでき、排水による作動室への熱伝導時
間を稼ぐことができる。そのため、副弁口１１ａが開い
た後、次に閉じるまでの間に排出される水量を少なくす
ることができるのである。

さらに、本発明のように副弁口１１ａにテーパ状のシー
ル面を設けると、副弁口１１ａの上縁で発生しやすい氷
結を防止できる効果もある。即ち、従来のシール構造で
は、副弁口の下面をシールしているため、副弁口の上縁
に水が残留し、この残留水が凍りやすい、この場合、弁
体が開弁方向に多少動作しても残留水の凍結のため、副
弁口が開かれないという不具合が発生する９本発明では
副弁口１１ａの上縁に水が残留しないので、上記不具合
を解消できる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。

例えば、上記実施例では給水通路２３を開閉するブロー
弁２４の弁部２４ａを軸状でかつ弁体１５の内部に挿入
されるものとしたが、ブロー弁の下端部に弁体の上面に
当接する弁を伸縮性を持って取り付けてもよい、いずれ
にしても、ブロー弁を閉弁方向に動作させた時、給水通
路がブロー通路より先に閉じられるものであればよい。

また、実施例では弁体の外周にテーパ状ガスケット１７
を固定し、このガスケットがテーパ状の副弁口１１ａを
シールするように構成したが、副弁口の内側にテーパ状
ガスケットを固定し、弁体には直接テーパ面を形成して
もよい。

Ｃ発明の効果〕 以上の説明で明らかなように、第１の発明によれば、ブ
ロー弁にブロー通路の閉鎖より先に給水通路を閉じる弁
部を設けたので、作動室の水圧を非凍結時に零（ゲージ
圧）とすることができ、作動室の外壁を耐圧構造とする
必要がなく、また低い水圧の給水栓でも使用できる。

第２の発明によれば、弁体と副弁口とをテーパ状のシー
ル面で開閉するようにしたので、開弁時に弁体の移動に
つれて副弁口は緩やかに開かれ、排水流量の制御が簡単
となる。したがって、排水による作動室への熱伝導時間
を稼ぐことができ、排水の無駄を少なくすることができ
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一例の
全体断面図、第２図はその要部の拡大断面図、第３図は
弁体の移動量と弁開度との関係を示す図である。 １・・・給水栓、２・・・給水栓本体、３・・・主弁口
、４・・・排水口、１０・・・栓棒、１０ｂ・・・バイ
パス孔、１０ｅ・・・ブロー孔、１１・・・弁座部材、
ｌｌａ・・・・・・副弁口、１２・・・コマ、１４・・
・コマパツキン、１５・・・弁体、１６・・・弁子、１
７・・・ガスケット、１８・・・リターンスプリング、
２０・・・作動室、２３・・・給水通路、２４・・・ブ
ロー弁、２４ａ・・・弁部、２７・・・ブロー通路、２
８・・・ハンドル。 特許出願人　　株式会社エムアイシー 代　理　人　　弁理士　筒井　秀隆

Claims (2)

【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、上記給水栓本体の内部から作動室へ
   通じる給水通路と、栓棒の上端部に設けられ、作動室の
   上端部と栓棒の外部とを連通するブロー通路と、栓棒の
   上端部に設けられ、上記ブロー通路を開閉可能なブロー
   弁とを具備した給水栓用凍結防止装置において、 上記ブロー弁には、上記給水通路を開閉可能で、かつブ
   ロー弁を閉弁方向に動作させた時、ブロー通路の閉鎖よ
   り先に給水通路を閉じる弁部が設けられていることを特
   徴とする給水栓用凍結防止装置。
2. （２）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給水栓用凍結防止装置にお
   いて、 上記副弁口は閉弁方向に向かって漸次小径となるテーパ
   状内周面を有し、弁体は上記副弁口の内周面に着座する
   テーパ状外周面を有することを特徴とする給水栓用凍結
   防止装置。