JPS61233276A - 凍結防止用水抜き弁 - 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、各種の水管系の凍結損傷を防止するために水
管系から水抜きする凍結防止用水抜き弁に関する。

（従来技術） 従来、各種産業用諸装置の木管系及び水管系に設けられ
たウォータポンプ等内の水の凍結によって水管系自体或
いはウォータポンプ等が破損するのを防止するため、上
記木管系に凍結防止用水抜き弁が設けられる。

上記凍結防止用水抜奏弁としては、通常フロンガスの体
積減少により開弁するフロンガス式のもの、ワックスの
凍結体積減少により開弁するワックス式のものなどが用
いられている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記フロンガス式の凍結防止用水抜き弁及びワックス式
の凍結防止用水抜き弁は、何れも約１＠Ｃで開弁作動す
るので水管系の凍結破損を防止することは出来るが、そ
れらの機構上水温或いは外気温が約３〜４°Ｃにならな
いと閉弁作動しないので、凍結防止用水抜き弁よりも上
流側に別途基土用コックを設けておくなどの対策が必要
で、上記凍結防止弁のみで所期の目的を達成することは
難しい。

また、フロンガス式の凍結防止用水抜き弁は微小容量の
水抜き以外には不適当であるし、ワックス式の凍結防止
用水抜き弁はその機構上加圧水にも無圧水にも共用し得
るようにはなっていないので、使用上程々の制約を伴う
。

本発明は、上記諸欠点を解消するためになされたもので
、０°Ｃを境界として開閉し、容量的にも何ら制約がな
く且つ加圧水にも無圧水にも共用し得るような凍結防止
用水抜き弁を提供することを目的とするものである。

（問題を解決するための手段） 本発明の凍結防止用水抜き弁は、弁箱に、弁箱の一側に
開端するシリンダ穴とシリンダ穴の途中部に連通ずる水
入口穴とシリンダ穴の奥端に連通ずる水排出穴とを設け
、上記シリンダ穴の開端部に弁箱よりも熱伝導性に優れ
る金属材料製の放熱フィン付き筒状体で形成された凍結
室を連通接続し、上記シリンダ穴の奥端部の弁孔を弁体
で開閉自在にし、弁体をバネでシリンダ穴の方へ閉弁付
勢し、上記弁体にロッドを介して同軸状に連結された開
弁用ピストンを上記シリンダ穴に装着し、上記凍結室と
凍結室に連なるシリンダ穴の部分とに水を充満させたも
のである。

（作用） 本発明に係る凍結防止用水抜き弁においては、以上のよ
うに、弁箱よりも熱伝導性に優れる金属材料製の放熱フ
ィン付き筒状体の内部に凍結室を設け、凍結室と凍結室
に連なるシリンダ穴の部分とに水を充満しであるので、
外気温が低下していってＯ′Ｃ以下になると弁箱内の水
が凍結しないうちに凍結室及び凍結室に連なるシリンダ
穴の部分水が凍結し、水が凍結する際の体積膨張により
開弁用ピストンが弁体の方へ押動されて開弁じ、木管系
に接続された水入口穴の水が水排出穴へ排出されること
になる。

外気温が０°Ｃよりも高くなると、凍結室内の氷が確実
に解けていって体積減少しバネの力で閉弁することにな
る。

このように、特殊な作動媒体を必要とせず、排出対象液
体自体を作動媒体とするので、排出しようとする液体の
氷結点（水の場合０°Ｃ）にて正確に弁の開閉作用をす
る事が出来ると共に、氷結による体積膨張力を利用する
ので、大きな作動力並びに大きな行程を発揮する。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面に基き説明する。

第１図は凍結防止用水抜き弁の縦断側面図、第２図は同
開弁状態のときの要部縦断側面図である。

弁箱１内に弁箱ｌの前端側面に開口するシリンダ穴２と
、シリンダ穴２の後端部に連通し該後端部から同軸状に
後方へ延び且つシリンダ穴２よりも大径のバネ装着穴３
と、シリンダ穴２の後端の弁孔２ａのやや前方において
シリンダ孔２に上方より連通し木管系の水管４に接続さ
れる水入口穴５と、弁孔２ａよりも後方でバネ装着穴３
に下方より連通し水抜き管６に接続される水排出穴７と
が設けられ、上記シリンダ穴２の開口部のボス部８には
金属製の放熱フィン９を有する円筒体１０であってその
前端部がプラグ１）で閉塞された円筒体１０がシリンダ
穴２と同軸状に接続され、円筒体１０の内部の凍結室１
２がシリンダ穴２の開口端に連通連結される。

上記凍結室１２の内径はシリンダ穴２と同径乃至シリン
ダ穴２よりも小径とするのが望ましく、円筒体１０の後
端部はボス部８に溶接や螺合などの手段で強力に固定さ
れる。

上記バネ装着穴３の前部と弁孔２ａとに互って弁孔２ａ
を開閉する弁体１３が装着されるとともに、弁体１３の
前端から同軸状に前方へ延びるロッド１４の前端には開
弁用ピストン１５が弁体１３及びロッド１４と同軸状に
一体形成されこのピストン１５がシリンダ穴２内に装着
される。そして、上記ロッド１４は開弁状態のときにも
ピストン１５が水入口穴５よりも前方へ位置するような
長さに形成されるとともに、ロッド１４はシリンダ穴２
の約１／２程度の小径に形成される。

上記弁体１３は、その弁部１３ａの後方近傍部に閉弁時
バネ装着穴３の前端壁に当接する鍔部１３ｂを有すると
ともに、鍔部１３ｂの後方へ延びるバネガイド１３ｃを
有し、バネ装着穴３の後端部に螺着されたバネ受具１６
と弁体１６の鍔部１３ｂとの間に装着された圧縮バネ１
７により弁体１３は前方へ閉弁付勢されるようになって
いる。

尚、符号１３ｄと１５ａはパツキンである。

ここで、水管系の水を水入口穴５がら凍結室１２へ供給
し且つ凍結室１２の空気を抜くために、水入口穴５から
分岐させた細い通路１８を弁箱１の前端面に開口すると
ともに、この開口部と凍結室１２の前端上部とが金属製
の細管１９で連通連結され、この細管１９の途中部には
小さな容積の小凍結室２０が形成され、この小凍結室２
ｏ内には水や空気の通過を遮断しないような遊動弁２１
が装着される。

このように、水入口穴５と凍結室１２とを連通ずること
により凍結室１２及び凍結室１２に連なるシリンダ穴２
０部分くピストン１５よりも前方のシリンダ穴２）内に
は常時水が充満されることになる。

更に、寒冷時弁箱１内の水入口穴５やピストン１５より
も後方のシリンダ穴２や水排出穴７内の水が凍結しない
うちに、凍結室１２及び凍結室１２に連なるシリンダ穴
２の部分内の水と細管１９内の水とを凍結させて凍結時
の体積膨張力でピストン１５を後方へ駆動して開弁作動
させることによって、水管系の水を水抜きするため、上
記弁箱１の外表面には熱伝導性に乏しい適当厚さのゴム
や合成樹脂発泡体からなる断熱層１ａが設けられる一方
、上記細管１９及び円筒体１０及び放熱フィン９は上記
断熱層１ａを有する弁箱１よりも熱伝導性に優れる銅、
真ちゅう或いはアルミニウムなど熱伝導率の高い金属材
料で構成される。

但し、鋳鉄や鋼の熱伝導率は、銅の熱伝導率の約１／２
、アルミニウムの熱伝導率の約１／４程度と小さく、弁
箱１の熱容量も大きいので弁箱１を鋳鉄や鋼で構成する
場合には上記断熱層１ａは必ずしも必要ではない。

また、弁箱１を熱伝導性の低い合成樹脂材料等で構成す
ることも有り得る。

上記細管１９及び円筒体１０は強度的に許容し得る程度
に肉薄としてその熱容量を小さく設定することが望まし
く、円筒体１２は放熱フィン９で補強した構造にするこ
とが望ましい。

また、凍結室１２内の水が凍結するに先立って細管１９
内の水が凍結して細管１９内の通路を遮断するように、
小凍結室２０及び遊動弁２１が設けられるとともに細管
１９も十分に細く形成される。そして、凍結室１２内の
水は前方から後方へ向かって凍結していくように放熱フ
ィン９は円筒体１２の前部では密に設けられている。

加えて、水管系の水が加圧水の場合には、ピストン１５
を介して開弁力が作用することになるので・この加圧水
により・ロッド１４の断面に作用する開弁力よりもバネ
１７の閉弁力の方が大きくなるようにバネ１７を設定し
ておけばよい。

以上の構成において、外気温がｏｏｃよりも高いときに
は水が凍結せず、バネ１７の閉弁力で弁孔２ａが弁部１
３ａで閉じられているが、外気温が０６Ｃ以下になると
、細管１９内の小凍結室２０内の水から凍結し始めて細
管１９内通路が封止され、引き続いて細管１９内の水が
凍結していき、次に放熱し易い円筒体１０内の凍結室１
２の水及び凍結室１２に連なるシリンダ穴２の部分の水
が前部から後部に向かって凍結して氷２２になり、水か
ら氷へ変態する際の体積膨張による大きな力でピストン
１５が後方へ押動されて開弁じ、その時点までに未だ凍
結凝固状態になっていない木管系及び水入口穴５の水が
弁孔２ａを経て水排出穴７へ排出されることになる（第
２図参照）。

次に、上記凍結防止用水抜き弁を、第３図に示すように
部分的に変更することが出来る。

即ち、上記弁は、弁座２Ａに弁体１３の弁面１３Ａが後
方より当接する形式の弁に構成され、円筒体１０の放熱
フィン９は円筒体１０の前部では密で後方にいくに従っ
て次第に疎になるように設けられ、且つ円筒体１０の前
端を塞ぐプラグ１）Ａの後端から凍結室１２内へ延び後
方に向がって細くなるようなテーパロッド１０ａが凍結
室１２と同心状に設けられ、また細管１９の途中部には
前記小凍結室２０に代えて絞り管２３若しくはオリフィ
スが設けられている。

上記のような、テーパロッドＩｌａ及び放熱フィン９を
設けると、確実に凍結室１２の前部から後方へ向かって
凍結していくことになる。

尚、上記凍結室、１２を形成する筒体の形状は円筒体１
０に限るものではなく、角筒体、楕円状断面の筒体など
でもよいし、前方より後方に向かって凍結してピストン
１５を開弁作動させるようになっていれば箱状のもので
よいことは勿論である。

そして、細管１９を省略し、凍結室１２内へ水を補充し
たり凍結室１２内の空気を抜いたりするために凍結室１
２開閉する弁やコックを円筒体１０の前端の上部に設け
てもよい。

（発明の効果） 本発明に係る凍結防止用水抜き弁においては、以上説明
したように弁箱よりも熱伝導性に優れる金属材料製の放
熱フィン付き筒状体の内部の凍結室及び凍結室に連なる
シリンダ穴の部分に充満された水の凍結時の体積膨張を
利用して開弁用ピストンを作動させて開弁するようにし
であるので、水の氷点（０°Ｃ）を境界として水抜き弁
を確実に開閉作動させることが出来る。

水から氷へ変態するときの体積膨張率（約１゜０８）は
かなり大きく、また凍結室内の水の体積如何で十分な開
弁ストロークを得ることが出来るので、水抜き弁の容量
（流量）を大小自由に設定することが出来るうえ、水の
凍結時の体積膨張力は極めて大きく、比較的小型の凍結
室で大きな開弁力を発生させることが出来るので、加圧
水にも無圧水にも共用し得るような水抜き弁とすること
が出来る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は凍結防止
用水抜き弁の縦断側面図、第２図は同開弁状態のときの
要部縦断側面図、第３図は変形実施例の凍結防止用水抜
き弁の要部縦断側面図である。 ｌ・・弁箱、　　１ａ・・断熱層、　２・・シリンダ穴
、　２ａ・・弁孔、　２Ａ・・弁座、　５・・水入口穴
、　７・・水排出穴、　９・・放熱フィン、　　１０・
・円筒体、　　１２・・凍結室、１３・・弁体、　１４
・・ロッド、　１５・・開弁用ピストン、　　１７・・
バネ、　　１９・・細管、２０・・小凍結室、　２１・
・遊動弁、　２３・・絞り管。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）弁箱に、弁箱の一側に開端するシリンダ穴とシリ
   ンダ穴の途中部に連通する水入口穴とシリンダ穴の奥端
   に連通する水排出穴とを設け、上記シリンダ穴の開端部
   に弁箱よりも熱伝導性に優れる金属材料製の放熱フィン
   付き筒状体で形成された凍結室を連通接続し、上記シリ
   ンダ穴の奥端部の弁孔を弁体で開閉自在にし、弁体をバ
   ネでシリンダ穴の方へ閉弁付勢し、上記弁体にロッドを
   介して同軸状に連結された開弁用ピストンを上記シリン
   ダ穴に装着し、上記凍結室と凍結室に連なるシリンダ穴
   の部分とに水を充満させたことを特徴とする凍結防止用
   水抜き弁
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載した凍結防止用水抜
   き弁において、上記筒状体の上部に凍結室を開閉する弁
   又はコックを設けたもの
3. （３）特許請求の範囲第１項に記載した凍結防止用水抜
   き弁において、上記凍結室のシリンダ穴と反対側の外端
   部の上部と水入口穴とを金属製細管を介して連通連結し
   たもの
4. （４）特許請求の範囲第３項に記載した凍結防止用水抜
   き弁において、上記細管の途中部に小凍結室を形成し、
   この小凍結室内に凍結促進用の遊動弁を装着したもの
5. （５）特許請求の範囲第３項に記載した凍結防止用水抜
   き弁において、上記細管の途中部に凍結促進用のオリフ
   ィスを設けたもの
6. （６）特許請求の範囲第３項に記載した凍結防止用水抜
   き弁において、上記細管の途中部に凍結促進用の絞り管
   を設けたもの