JPH0826557B2

JPH0826557B2 - 不凍給水装置

Info

Publication number: JPH0826557B2
Application number: JP7713492A
Authority: JP
Inventors: 泰孝山田
Original assignee: 北海道水道機材株式会社
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1992-03-31
Publication date: 1996-03-13
Anticipated expiration: 2011-03-13
Also published as: JPH05280078A

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
ｂ_１、５ｂ_２、５ｂ_３、およびＯリング５ｂ_２、５ｂ_３
と協動して開閉を行う弁座５ｃ_１、５ｃ_２、ならびに排
水口５ｄ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５ｂ_３が弁座５ｃ_２と密着して排水口５ｄを遮断
し、かつ、Ｏリング５ｂ_２は弁座５ｃ_１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５ｂ_２と弁座５ｃ_１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５ｂ_３
が弁座５ｃ_２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。ＬＳ_１、ＬＳ_２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ＬＳ_１は端子ＬＴ_１１、ＬＴ_１２を有し、常時、端子
ＬＴ_１２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ＬＳ_２は端子ＬＴ_２１、ＬＴ_２２を有し、
常時、端子ＬＴ_２２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Ｔ_０１、Ｔ_０２、およびこれら端子Ｔ_０１、
Ｔ_０２の両側に配置された端子Ｔ_１１、Ｔ_１２、
Ｔ_２１、Ｔ_２２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ＬＳ_１を端子ＬＴ_１１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Ｔ_０１と端子Ｔ_１１、端子Ｔ_０２と端子Ｔ_１２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Ｓ_１を介して矢印Ａ方向に電流が供給され、
モータ６Ｍ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１
５がリミットスイッチＬＳ_１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Ｌ
Ｓ_１は端子ＬＴ_１２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５ｂ_２が弁座５ｃ_１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ＬＳ_２を端子ＬＴ_２１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Ｔ_０１と
端子Ｔ_２１、端子Ｔ_０２と端子Ｔ_２２を接続する。これ
により、モータ６ＭにはリミットスイッチＬＳ_１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Ｌ
Ｓ_２から離れてリミットスイッチＬＳ_１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ＬＳ_１が端子ＬＴ
_１１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、ＬＴ_２２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ＬＳ_１、ＬＳ_２
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撓み噛み合い式歯車装置と、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。

【００１９】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。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。

【００２１】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、６
Ｍ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５
１に固定された撓み噛み合い式歯車装置である。撓み噛
み合い式歯車装置５２は、ウエーブジェネレータ５２
１、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。この撓み噛み合い式歯
車装置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。

【００２２】上記撓み噛み合い式歯車装置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５
２２はベース５１に固定され、かつ、円筒内面に歯５２
２１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は強靭な可撓
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５２２
の歯５２２１と噛み合う歯５２３１が形成されている。

【００２３】５３は上記撓み噛み合い式歯車装置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。

【００２４】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。

【００２５】ここで、上記撓み噛み合い式歯車装置５２
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。

【００２６】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、撓み噛み合い式歯車装置５
２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。

【００２７】撓み噛み合い式歯車装置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５
０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、
撓み噛み合い式歯車装置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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。Ｄ_１〜Ｄ_４はダイオードである。

【００３１】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Ｐ_１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Ｔ_０１と端子Ｔ_１１、端子Ｔ
_０２と端子Ｔ_１２を切換え接続すると、電流は端子Ｔ
_１１、ダイオードＤ_１、導体２２ｂ、位置Ｐ_１にあるス
ライド板５８、導体２１、モータ６Ｍ、端子Ｔ_１２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。

【００３２】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Ｐ_２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Ｐ_３として示されている。
この状態で、電流は端子Ｔ_１１、止水ランプ９、導体２
１、スライド板５８、導体２２ａ、ダイオードＤ_２、端
子Ｔ_１２の経路で止水ランプ９に供給され、これを発光
させる。

【００３３】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Ｔ_０１と端
子Ｔ_２１、端子Ｔ_０２と端子Ｔ_２２が接続される。これ
により、電流は端子Ｔ_２１、モータ６Ｍ、導体２１、位
置Ｐ_３にあるスライド板５８、導体２０ｂ、ダイオード
Ｄ_３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２
１と導体２０ｂとの接触を保持しつつスライド板５８が
微小間隙位置Ｐ_４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Ｐ_１で停止する。この状態
で、電流は端子Ｔ_２１、ダイオードＤ_４、導体２０ａ，
スライド板５８、導体２１、出水ランプ８、端子Ｔ_２２
の経路で出水ランプ８に供給され、これを発光させる。

【００３４】このように、本実施例では、減速機構に撓
み噛み合い式歯車装置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５
３、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。

【００３５】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。

【００３６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、減速機
構に撓み噛み合い式歯車装置を用い、又、円運動を直線
運動に変換する変換機構を撓み噛み合い式歯車装置の出
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。

【００３７】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撓み噛み合い式歯車装置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撓み噛み合い式歯車装置と、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撓み噛み合い式歯車装置と、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。