JPH05280078A

JPH05280078A - 不凍給水装置

Info

Publication number: JPH05280078A
Application number: JP7713492A
Authority: JP
Inventors: Yasutaka Yamada; 泰孝山田
Original assignee: HOKKAIDO SUIDO KIZAI KK
Current assignee: HOKKAIDO SUIDO KIZAI KK
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1992-03-31
Publication date: 1993-10-26
Anticipated expiration: 2011-03-13
Also published as: JPH0826557B2

Abstract

(57)【要約】【目的】不凍給水装置の水抜き栓の重量および外形寸
法を減少させること。【構成】水抜栓を出水位置から止水位置へ、又はその
逆へ切換える場合、モータ６Ｍが駆動されるとその回転
はハーモニックドライブ機構５２で減速され、その出力
端であるフレックスプライン５２３に伝達される。筒体
５３はフレックスプライン５２３の内部にこれと一体に
構成され、スクリュー５３１とスピンドル５５との噛み
合いによりピストン５ａを上下方向に移動させ、水抜栓
を切換える。モータ６Ｍの駆動は基板Ｂにプリントされ
た導体とスライド板５８、接触子５９との接触により制
御される。ハーモニックドライブ機構５２の使用、筒体
５３の配置位置、基板Ｂの使用により、水抜栓の重量、
外形寸法が減少する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、寒冷期に水道の水が凍
結するのを防止する不凍給水装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】寒冷地においては、冬期、水道の水が凍
結して水道が使用不能となるおそれがある。このような
水道の凍結は、地上に露出してから蛇口に至までの水道
管（二次配管）内において生じる。したがって、水道の
凍結を防止するため、寒冷期における水道不使用時に
は、二次配管内の水を抜いておく手段が採用されてい
る。この手段を図により説明する。

【０００３】図３は不凍給水装置の系統図である。図
で、１は水道本管から分岐された一次配管、２は蛇口３
に連結された二次配管、４は家屋の床を示す。５は水抜
栓であり、一次配管と二次配管との間に介在せしめられ
る。この水抜栓５は、図で上下方向に移動可能なピスト
ン５ａ、このピストン５ａに設けられたＯリング５
ｂ₁、５ｂ₂、５ｂ₃、およびＯリング５ｂ₂、５ｂ₃と協
動して開閉を行う弁座５ｃ₁、５ｃ₂、ならびに排水口５
ｄで構成されている。

【０００４】ピストン５ａが図示の位置にあるとき、Ｏ
リング５ｂ₃が弁座５ｃ₂と密着して排水口５ｄを遮断
し、かつ、Ｏリング５ｂ₂は弁座５ｃ₁から離れて一次配
管と二次配管が連通する（この位置を出水位置と称す
る）。又、ピストン５ａが図示の位置から下方へ移動せ
しめられると、Ｏリング５ｂ₂と弁座５ｃ₁が密着して一
次配管１からの供水を遮断し、かつ、Ｏリング５ｂ₃が
弁座５ｃ₂から離れて二次配管２と排水口５ｄが連通す
る（この位置を止水位置と称する）。

【０００５】６は水抜栓５のピストン５ａを上下に駆動
する駆動部であり、モータ、このモータの回転を減速す
る減速機構、回転運動を直線運動に変える変換機構等が
備えられている。７は駆動部６におけるモータの駆動を
制御するコントローラ、８は水抜栓５が一次配管１と二
次配管２とを連通する状態（出水状態）にあることを示
す出水ランプ、９は水抜栓５が一次配管１を遮断し、二
次配管２と排水口５ｄとを連通する状態（止水状態）に
あることを示す止水ランプである。１０は電源スイッ
チ、１１は切換スイッチ、１２はリセットスイッチ、１
３はコンセントを示す。

【０００６】図４は水抜栓の切換回路の回路図である。
図で、６Ｍは図３に示す駆動部６に備えられているモー
タ、８、９、１０、１１、１２はそれぞれ図３に示す出
水ランプ、電源スイッチ、切換スイッチ、リセットスイ
ッチである。１５はモータ６Ｍの回転と同期して回動す
るドッグである。ＬＳ₁、ＬＳ₂はリミットスイッチであ
り、ドッグ１５により切換えられる。リミットスイッチ
ＬＳ₁は端子ＬＴ₁₁、ＬＴ₁₂を有し、常時、端子ＬＴ₁₂
と接続されるように付勢されている。又、リミットスイ
ッチＬＳ₂は端子ＬＴ₂₁、ＬＴ₂₂を有し、常時、端子Ｌ
Ｔ₂₂と接続されるように付勢されている。切換スイッチ
１１は、電源の＋側と−側に接続されている端子Ｔ₀₁、
Ｔ₀₂、およびこれら端子Ｔ₀₁、Ｔ₀₂の両側に配置された
端子Ｔ₁₁、Ｔ₁₂、Ｔ₂₁、Ｔ₂₂を有する。Ｒは抵抗器、Ｄ
はダイオードを示す。

【０００７】１６は切換スイッチ１１とモータ６Ｍとの
間に介在する保護スイッチであり、回路に過電流が流れ
たとき開放されてモータ６Ｍやその他の要素を保護す
る。１７はモータ６Ｍへの供給電流を検出する電流検出
器、１８は電流検出器１７で検出された電流が所定値以
上のとき信号を出力する過電流検出器である。１９は保
護スイッチ１６の開閉を制御する開閉制御器であり、過
電流検出器１８からの信号により保護スイッチ１６を開
き、リセットスイッチ１２の操作により開放された保護
スイッチ１６を閉じる。上記水抜栓５およびその駆動回
路により不凍給水装置が構成されている。

【０００８】以下、この不凍給水装置の動作を説明す
る。夏期においては凍結の心配がないので、水抜栓５は
図３に示すように一次配管１と二次配管２とが連通する
出水状態にある。このとき、ドッグ１５は図４に示す位
置にあり、リミットスイッチＬＳ₁を端子ＬＴ₁₁に強制
的に接続している。季節が冬期になり凍結のおそれが生
じると、水道使用後に水抜栓５を止水位置に切換えて二
次配管２の水を排水口５ｄから排水する。この水抜栓５
の切換は次のようにして行われる。

【０００９】まず、電源スイッチ１０を投入し、切換ス
イッチ１１を止水側に操作すると、切換スイッチ１１の
端子Ｔ₀₁と端子Ｔ₁₁、端子Ｔ₀₂と端子Ｔ₁₂がそれぞれ接
続される。これにより、モータ６Ｍにはリミットスイッ
チＳ₁を介して矢印Ａ方向に電流が供給され、モータ６
Ｍは駆動される。モータ６Ｍの駆動により、水抜栓５の
ピストン５ａが下降してゆき、かつ、ドッグ１５がリミ
ットスイッチＬＳ₁から離れて矢印Ｂ方向に移行する。
ドッグ１５の移行により、リミットスイッチＬＳ₁は端
子ＬＴ₁₂に接続される。この動作が継続され、ピストン
５ａのＯリング５ｂ₂が弁座５ｃ₁に密着する止水位置に
達したとき、ドッグ１５はリミットスイッチＬＳ₂を端
子ＬＴ₂₁側に強制的に切換える。これによりモータ６Ｍ
と電源とが遮断され、止水ランプ９が点灯するととも
に、ピストン５ａは下降を停止して止水位置に止まる。
この止水状態において、二次配管２内の水は排水口５ｄ
から排出され、凍結が防止される。

【００１０】次に、この状態から水道を使用する場合に
は、切換スイッチ１１を出水側に切換え、端子Ｔ₀₁と端
子Ｔ₂₁、端子Ｔ₀₂と端子Ｔ₂₂を接続する。これにより、
モータ６ＭにはリミットスイッチＬＳ₁を介して矢印Ａ
と反対方向の電流が供給され、ピストン５ａは止水位置
から上昇し、ドッグ１５はリミットスイッチＬＳ₂から
離れてリミットスイッチＬＳ₁の方へ移動する。この動
作が継続されると水抜栓５は出水位置に切換えられ、こ
のときリミットスイッチＬＳ₁が端子ＬＴ₁₁側へ切換え
られてモータ６Ｍが停止し、出水ランプ８が点灯する。
この出水状態により、水道の使用が可能となる。

【００１１】上記動作中、何等かの理由により回路に過
電流が発生すると、この過電流により過電流検出器１８
から信号が出力され、この信号により開閉制御器１９が
作動して保護スイッチ１６を開放し、回路を保護する。
過電流発生原因が除去されたときリセットスイッチ１２
を操作すると、開放されていた保護スイッチ１６が閉
じ、再び不凍給水装置の使用が可能となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記不凍給水装置にお
いては、水抜栓５はモータ６Ｍとその減速機構、ドッグ
１５、各ダイオードＤ、および各リミットスイッチＬＴ
₁₁、ＬＴ₂₂を内蔵した一体構成となっている。このよう
な不凍給水装置の取付け作業は、屋内の所定個所にコン
トローラ７を設置するとともに、上記のように一体構成
された水抜栓５を床４の下に設置し、その後コントロー
ラ７との間に配線することにより行われる。ところで、
床４の下は、通常は、限られた狭い空間であるので、こ
の空間に運ばれて設置される上記水抜栓５は、小型かつ
軽量であるほど取付け作業が容易になるのは明らかであ
る。

【００１３】ところが、従来の不凍給水装置において、
モータ６Ｍの減速機構は多段の平歯車の組合せにより構
成されていたので、重量および外形寸法が大きくなり、
しかも、このような平歯車の組合せによる減速機構は減
速効率が悪く、このため必然的にモータ６Ｍの容量も大
きくなり、モータ６Ｍの重量、外形寸法も大きくなると
いう問題があった。

【００１４】さらに、上記水抜栓５には相当程度の重量
と容積を有する２つのリミットスイッチＬＳ₁、ＬＳ₂が
内蔵されるので、この点でも構造体の重量、外形寸法を
増加させ、かつ、コストを増大させるばかりでなく、そ
れらの作動点の調整に長時間を要するという問題もあっ
た。

【００１５】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、重量および外形寸法を減少させ、かつ、回
路動作の調整を容易に行うことができる不凍給水装置を
提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、水道本管に連結された一次配管と給水口
に連結された二次配管との間に設けられ、前記一次配管
と前記二次配管とを連通する第１の位置および前記一次
配管と前記二次配管とを遮断し前記二次配管の水を排出
する第２の位置に切換えられる水抜栓と、この水抜栓を
切換える軸を駆動する駆動源とを備えた不凍給水装置に
おいて、ベースに固定されたサーキュラスプライン、前
記駆動源により回転するウエーブジェネレータ、および
このウエーブジェネレータにより前記サーキュラスプラ
インの歯と密着噛合しながら回転する筒体のフレックス
プラインで構成されるハーモニックドライブ機構と、前
記フレックスプラインの筒体内に当該フレックスプライ
ンと結合して配置されその回転運動を前記軸に直線方向
運動として伝達する変換機構を備えた出力部とを設けた
ことを特徴とする。

【００１７】さらに本発明は、上記構成に加えて、前記
ベースに固定され前記駆動源の駆動回路が形成された板
体の回路基板と、前記フレックスプラインと一体回転す
るとともに前記回路基板と摺接するスライド板とを設け
たことも特徴とする。

【００１８】

【作用】駆動源が駆動されると、その回転はウエーブジ
ェネレータに伝達されこれを回転させる。ウエーブジェ
ネレータは楕円形のコロを有しその回転によりフレック
スプラインが撓んでその外周の歯が順次サーキュラスプ
ラインの内周の歯と噛合い、当該フレックスプラインは
減速回転する。この減速回転はフレックスプラインの筒
体内に配置された出力部に伝達され、当該減速回転は出
力部の変換機構により軸に直線方向運動として伝達され
る。一方、上記フレックスプラインの回転とともにスラ
イド板も回転し、回路基板上の回路と摺接しながら当該
回路基板に応じた回路接続および開放を行う。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。図１は本発明の実施例に係る不凍給水装置の一部
の断面図である。この図で、５ａはピストン、６Ｍはモ
ータであり図４に示すものと同じである。５０は水抜栓
の駆動部を示す。５１はベース、５２はベース５１に固
定されたハーモニックドライブ機構である。ハーモニッ
クドライブ機構５２は、ウエーブジェネレータ５２１、
サーキュラスプライン５２２、およびフレックスプライ
ン５２３で構成されている。このハーモニックドライブ
機構５２はモータ６Ｍの回転を減速してピストン５ａに
伝達する減速機能を有する。

【００２０】上記ハーモニックドライブ機構５２は公知
であるので、以下その構造の概略を述べるに留める。ウ
エーブジェネレータ５２１は外形が楕円形状に形成さ
れ、外周にベアリング５２１１が装着されており、モー
タピニオン６１、ギヤ６２、６３、６４を介してモータ
６Ｍと連結されている。円筒形状のサーキュラスプライ
ン５２２はベース５１に固定され、かつ、円筒内面に歯
５２２１が形成され、この歯５２２１にウエーブジェネ
レータ５２１と連結されるギヤ６３、６４が噛み合って
いる。円筒形状のフレックスプライン５２３は強靱な可
撓性物質で構成され、ウエーブジェネレータ５２１とサ
ーキュラスプライン５２２との間に位置する。フレック
スプライン５２３の外周にはサーキュラスプライン５２
２の歯５２２１と噛み合う歯５２３１が形成されてい
る。

【００２１】５３は上記ハーモニックドライブ機構５２
のフレックスプライン５２３に連結されるとともに、そ
の円筒内部に構成された筒体である。５３１は筒体５３
の内面に螺旋上に形成されたスクリューである。５４は
フレックスプライン５２３と筒体５３とを一体に連結す
る連結部である。５５はスクリュー５３１と噛み合うス
ピンドル、５６はスピンドル５５の軸、５７は軸５６を
管体５１ａ内に非回動で上下動可能に支持する軸受であ
る。軸受５７には図３に示すピストン５ａが連結されて
いる。

【００２２】５８は連結部５４に取付けられた導電物質
より成るスライド板であり、フレックスプライン５２３
と一体に回動する。５９はスライド板５８に、フレック
スプライン５２３の直径方向に並べて配置固定された３
つの接触子である。Ｂはベース５１に固定された基板で
あり、その上面には３条の導体がプリントされ、各導体
に上記３つの接触子５９がそれぞれ摺動接触する構成と
なっている。

【００２３】ここで、上記ハーモニックドライブ機構５
２の動作の概略を説明する。フレックスプライン５２３
の歯５２３１の歯数はそれらと噛み合うサーキュラスプ
ライン５２２の歯５２２１の歯数より、例えば２枚少な
くされている。モータ６Ｍが回転すると、これに伴って
ウエーブジェネレータ５２１のベアリング５２１１がフ
レックスプライン５２３を撓ませてその歯５２３１をサ
ーキュラスプライン５２２の歯５２２１に押付けながら
フレックスプライン５２３の内面を移動してゆく。

【００２４】この結果、ウエーブジェネレータ５２１が
１回転したとき、フレックスプライン５２３の歯５２３
１はサーキュラスプライン５２２の歯５２２１に対して
最初の位置より２歯だけ少ない位置となる。即ち、フレ
ックスプライン５２３はウエーブジェネレータ５２１の
１回転によりその回転方向とは逆方向に２歯だけ移動し
たことになる。これにより、ハーモニックドライブ機構
５２はモータ６Ｍの回転を大きく減速させてフレックス
プライン５２３に伝達することができる。

【００２５】ハーモニックドライブ機構５２は、上記の
説明および図１から明らかなように、極めて簡素な機構
により大きな減速を得ることができる。したがって、平
歯車で構成されていた従来の減速機構に比較して駆動部
５０の重量および外形寸法を、ひいては水抜栓全体の重
量および外形寸法を大幅に減少させることができる。
又、ハーモニックドライブ機構５２は平歯車を用いる減
速機構に比較して所要トルクが小さいので、モータ６Ｍ
に小型のものを使用することができる。

【００２６】次に、本実施例の動作を説明する。水抜栓
５を図３に示す出水位置から止水位置へ切換えるべくモ
ータ６Ｍを駆動すると、フレックスプライン５２３が減
速回転し、筒体５３もこれと一体に回転する。この筒体
５３の回転により、そのスクリュー５３１と噛み合って
いるスピンドル５５は回転せずに下方に移動し、これと
ともに軸５６およびピストン５ａは下方に移動して水抜
栓５を止水位置へ切換える。止水位置から出水位置への
切換えもモータ６Ｍを逆回転させることにより同様に行
われる。

【００２７】一方、フレックスプライン５２３が回転す
ると、連結部５４およびこれに固定されているスライド
板５８もフレックスプライン５２３と一体に回転する。
この回転により、接触子５９は基板Ｂ上の導体と接触又
は開離し、水抜栓５の切換制御を行う。この切換制御を
図２により説明する。

【００２８】図２は水抜栓の切換回路の回路図である。
図で、図４に示す部分と同一部分には同一符号が付して
ある。２０ａ，２０ｂ，２１，２２ａ，２２ｂは、いず
れも基板Ｂ上にプリント配線された導体であり、それぞ
れ同心円上の３つの軌跡に沿って配置されている。導体
２０ａと導体２０ｂ、および導体２２ａと導体２２ｂは
それぞれ同一軌跡上に微小間隙をもって配置されてい
る。導体２０ａ，２０ｂは図１に示す接触子５９のうち
の内側の接触子と、導体２１は中央の接触子と、又、導
体２２ａ，２２ｂは外側の接触子とそれぞれ摺接するよ
うに配置されている。Ｄ₁〜Ｄ₄はダイオードである。

【００２９】水抜栓５が出水位置にある場合、スライド
板５８は基板Ｂ上で図２に示す一点鎖線Ｐ₁の位置にあ
る。水抜栓５を出水位置から止水位置に切換えるべく、
切換スイッチ１１の端子Ｔ₀₁と端子Ｔ₁₁、端子Ｔ₀₂と端
子Ｔ₁₂を切換え接続すると、電流は端子Ｔ₁₁、ダイオー
ドＤ₁、導体２２ｂ、位置Ｐ₁にあるスライド板５８、導
体２１、モータ６Ｍ、端子Ｔ₁₂の経路でモータ６Ｍに供
給される。これによりモータ６Ｍが回転し、フレックス
プライン５２３も回転し、スライド板５８は導体２２ｂ
と導体２１との接触を保持しながら基板Ｂ上を移動して
ゆく。

【００３０】この移動が継続し、やがてスライド板５８
が導体２２ｂと導体２２ａとの間の微小間隙位置Ｐ₂に
達すると導体２２ｂと導体２１との接続が断たれ、モー
タ６Ｍは停止し、水抜栓５は止水位置に切換えられる。
このときスライド板５８は慣性により僅かに移動してそ
の外側の接触子５９が導体２２ａと接触する位置に至っ
て停止する。この位置が位置Ｐ₃として示されている。
この状態で、電流は端子Ｔ₁₁、止水ランプ９、導体２
１、スライド板５８、導体２２ａ、ダイオードＤ₂、端
子Ｔ₁₂の経路で止水ランプ９に供給され、これを発光さ
せる。

【００３１】次に、水抜栓５を上記止水位置から出水位
置へ切換える場合、切換スイッチ１１の端子Ｔ₀₁と端子
Ｔ₂₁、端子Ｔ₀₂と端子Ｔ₂₂が接続される。これにより、
電流は端子Ｔ₂₁、モータ６Ｍ、導体２１、位置Ｐ₃にあ
るスライド板５８、導体２０ｂ、ダイオードＤ₃の経路
でモータ６Ｍに供給され、フレックスプライン５２３が
回転し、スライド板５８が移動する。導体２１と導体２
０ｂとの接触を保持しつつスライド板５８が微小間隙位
置Ｐ₄に達すると、導体２１と導体２０ｂとの接触が断
たれ、モータ６Ｍが停止し、スライド板５８は慣性で僅
かに移動して位置Ｐ₁で停止する。この状態で、電流は
端子Ｔ₂₁、ダイオードＤ₄、導体２０ａ，スライド板５
８、導体２１、出水ランプ８、端子Ｔ₂₂の経路で出水ラ
ンプ８に供給され、これを発光させる。

【００３２】このように、本実施例では、減速機構にハ
ーモニックドライブ機構５２を用いたので、水抜栓５の
全体の外形寸法および重量を減少させることができ、
又、円運動を直線運動に変換するための変換機構（筒体
５３、そのスクリュー５３１、スピンドル５５）を、フ
レックスプライン５２３の円筒内部に設けたので、さら
に全体の外形寸法を減少させることができる。

【００３３】又、出水位置と止水位置との切換回路にリ
ミットスイッチを用いず、導体をプリントした基板Ｂと
これに摺接するスライド板５８、接触子５９とを用いた
ので、さらに全体の外形寸法を減少させることができ
る。又、上記切換回路にリミットスイッチを用いた場合
には、出水位置、止水位置に対するリミットスイッチの
作動点の調整が困難で、これに多くの手間と時間を要し
ていたが、本実施例のように、基板Ｂ、スライド板５
８、接触子５９を用いることにより調整は不要となる。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、減速機
構にハーモニックドライブ機構を用い、又、円運動を直
線運動に変換する変換機構をハーモニックドライブ機構
の出力端であるフレックスプラインの内部に設けたの
で、水抜栓の重量および全体の外形寸法を減少せしめる
ことができる。

【００３５】さらに本発明では、駆動回路として導体を
プリントした基板およびこれに摺接するスライド板と接
触子を用いたので、水抜栓の重量および全体の外形寸法
をより一層減少せしめることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る不凍給水装置の水抜栓の
一部の断面図である。

【図２】図１に示す装置の駆動回路の回路図である。

【図３】不凍給水装置の系統図である。

【図４】従来の駆動回路の回路図である。

【符号の説明】

５ａピストン６Ｍモータ５０駆動部５２ハーモニックドライブ機構５２１ウエーブジェネレータ５２２サーキュラスプライン５２３フレックスプライン５３筒体５５スピンドルＢ基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水道本管に連結された一次配管と給水口
に連結された二次配管との間に設けられ、前記一次配管
と前記二次配管とを連通する第１の位置および前記一次
配管と前記二次配管とを遮断し前記二次配管の水を排出
する第２の位置に切換えられる水抜栓と、この水抜栓を
切換える軸を駆動する駆動源とを備えた不凍給水装置に
おいて、ベースに固定されたサーキュラスプライン、前
記駆動源により回転するウエーブジェネレータ、および
このウエーブジェネレータにより前記サーキュラスプラ
インの歯と密着噛合しながら回転する筒体のフレックス
プラインで構成されるハーモニックドライブ機構と、前
記フレックスプラインの筒体内に当該フレックスプライ
ンと結合して配置されその回転運動を前記軸に直線方向
運動として伝達する変換機構を備えた出力部とを設けた
ことを特徴とする不凍給水装置。
【請求項２】水道本管に連結された一次配管と給水口
に連結された二次配管との間に設けられ、前記一次配管
と前記二次配管とを連通する第１の位置および前記一次
配管と前記二次配管とを遮断し前記二次配管の水を排出
する第２の位置に切換えられる水抜栓と、この水抜栓を
切換える軸を駆動する駆動源とを備えた不凍給水装置に
おいて、ベースに固定されたサーキュラスプライン、前
記駆動源により回転するウエーブジェネレータ、および
このウエーブジェネレータにより前記サーキュラスプラ
インの歯と密着噛合しながら回転する筒体のフレックス
プラインで構成されるハーモニックドライブ機構と、前
記フレックスプラインの筒体内に当該フレックスプライ
ンと結合して配置されその回転運動を前記軸に直線方向
運動として伝達する変換機構を備えた出力部と、前記ベ
ースに固定され前記駆動源の駆動回路が形成された板体
の回路基板と、前記フレックスプラインと一体回転する
とともに前記回路基板に摺接するスライド板とを設けた
ことを特徴とする不凍給水装置。