JPH0828732A - 凍結防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】作動室の水凝固時における弁体の軸方向移動を
円滑に行うことができ、外気温度の低下に対して極めて
鋭敏に動作する凍結防止装置を提供する。 【構成】一端部が送水配管の開口部に接続され、この一
端部側に弁口が形成された筒形のボデーと、ボデーの内
部に同心状に固定されたスリーブとを有し、ボデーの内
面とスリーブの外面との間に円筒状の作動室が形成され
る。上記弁口を開閉する弁体には作動室の一端側を封止
する封止部が設けられ、作動室内の水凝固時の体積膨張
作用により弁口を開く。弁体の開弁動作により、送水配
管内部の水は弁口からスリーブの内側を通って外部へ排
出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は上水道など送水配管内の
水の凍結を防止する凍結防止装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、感温センサなどを用いることな
く、水の物性を利用して水道配管の凍結を確実に防止で
きる凍結防止装置が提案されている（特開平１−２８７
３２０号公報，特開平１−３０４２３０号公報）。この
凍結防止装置は、送水配管の開口部に固定されるシリン
ダと、シリンダの内部に摺動自在に挿通され、弁口を開
閉する弁体と、弁体外周面とシリンダ内周面との間の環
状空間に形成され、水凝固時の体積膨張作用により弁体
を開弁動作させる作動室と、上記弁体の内部に形成さ
れ、弁体の開弁動作により送水配管内部の水を外部に排
出する排水通路と、送水配管内部と上記作動室とを結ぶ
給水通路とを設けたものである。この場合には、弁体の
開弁動作により送水配管内の水が弁体内部の排水通路か
ら流出するため、送水配管の水の保有する熱が弁体に伝
わって作動室内の氷を溶かし、弁体を閉動作させること
ができる。つまり、排水通路を流れる水の保有熱によっ
て作動室の氷を融解させるので、寒冷期でも短時間で弁
体を閉じることができ、排水を節約できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の凍結防止装置の
場合、作動室はシリンダの内面と弁体の外面との間の環
状空間に形成されている。そのため、作動室の水が凝固
して体積膨張した時、その膨張圧力を受けて弁体が軸方
向に移動する必要がある。ところが、作動室内で凝固し
た氷は作動室の内側壁を構成する弁体の外面に密着し、
この氷が弁体の軸方向移動を阻害する恐れがあった。そ
の結果、作動室内の水がかなりの程度凝固し、膨張圧力
が弁体への氷の密着力に打ち勝って弁体を軸方向に移動
させるまで開弁できず、外気温度の低下に対して鋭敏に
動作できない場合があった。

【０００４】本発明の目的は、作動室の水凝固時におけ
る弁体の軸方向移動を円滑に行うことができ、外気温度
の低下に対して極めて鋭敏に動作する凍結防止装置を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の凍結防止装置は、一端部が送水配管の開口
部に接続され、この一端部側に弁口が形成された筒形の
ボデーと、ボデーの内部に同心状に固定されたスリーブ
と、ボデーの内面とスリーブの外面との間に形成され、
内部に水を貯留する円筒状の作動室と、上記作動室の一
端側を封止する封止部を有するとともに、作動室内の水
凝固時の体積膨張作用により上記ボデーおよびスリーブ
に対して軸方向に摺動し、上記弁口を開く弁体と、弁体
の開弁動作により、送水配管内部の水を弁口からスリー
ブの内側を通って外部へ排出する排水通路と、を具備し
たものである。上記ボデーの側壁部に、送水配管の内部
と作動室の他端部とを連通させ、作動室より先に凍結し
て封止される給水通路を形成するのが望ましい。また、
上記ボデーの一端部側に送水配管との間を中継するジョ
イントを接続し、ジョイントと弁体との間に、弁体を閉
弁方向に付勢するスプリングを介装するのが望ましい。

【０００６】

【作用】作動室はシリンダとスリーブとの間に形成され
ているので、作動室の水凝固により体積膨張が起こる
と、作動室の一端側を封止している弁体が軸方向に押さ
れる。この弁体の軸方向移動により、弁口が開かれ、送
水配管内部の水が弁口からスリーブの内側を通って外部
に排出される。水凝固時の体積膨張圧力が弁体に対して
軸方向にのみ作用するので、弁体は非常に円滑に軸方向
に移動でき、作動室内の水が僅かに凝固しただけで、鋭
敏な開弁動作を行うことができる。送水配管内部の水が
排水通路を通って外部に排出されると、その水の持つ保
有熱が弁体、ボデーあるいはスリーブを介して作動室に
伝わり、内部の氷を溶かす。そのため、作動室の体積が
小さくなり、弁体は送水配管の水圧あるいはスプリング
力などによって自動的に閉弁する。

【０００７】

【実施例】図１〜図３は本発明にかかる凍結防止装置Ａ
の一例を示す。上水道配管などの送水配管１の途中には
Ｔ形継手２が接続されており、この継手２の下部接続口
２ａにはジョイント４を介して凍結防止装置Ａの円筒形
のボデー３が接続されている。配管１，継手２およびジ
ョイント４はテーパねじ１ａ，２ｂ，４ａによって螺着
しているため、互いにシールされている。ジョイント４
とボデー３とは通常のねじ４ｂ，３ａで螺着されてお
り、両者の間にＯリングのようなシール材５を介在させ
ることより水漏れが防止されている。ボデー３の上端開
口部、即ちジョイント４側の開口部には、内側に若干突
出した弁口６が形成されている。

【０００８】ボデー３の下部内側には略円筒形のスリー
ブ１０が挿入され、ボデー３の下端部に螺着されたニッ
プル１５でスリーブ１０の下端フランジ１０ａをボデー
３の下面に圧着することにより、ボデー３の内部に同心
状に固定されている。そのため、ボデー３の内面とスリ
ーブ１０の外面との間には、内部に水を貯留する円筒状
の作動室７が形成される。作動室７の下端側は、ボデー
３とスリーブ１０との間に配置したＯリングのようなシ
ール材１１によって閉じられている。作動室７の下端部
は、ボデー３とスリーブ１０との狭い隙間１２を介し
て、スリーブ１０の外周面の環状溝によって形成された
環状空間１３に連通しており、この環状空間１３はボデ
ー３の側壁部に軸方向に形成された給水通路８を介して
ジョイント４の内部と連通している。給水通路８はボデ
ー３の側壁部に下端部近傍まで延びるように一体形成さ
れた膨出部９（図２参照）の内部に形成されている。

【０００９】上記ニップル１５は、スリーブ１０をボデ
ー３に固定するための固定具としての機能の他に、ホー
スなどをつなぐための接続具としての機能と、後述する
排水パイプ２９の下端に溜まった水滴が凝固するのを防
止する風除けおよび保護筒としての機能とを有する。上
記のような狭い隙間１２を設けたのは、給水通路８の下
部または作動室７の下部が少しでも凍結すれば、作動室
７と給水通路８との間を閉止できるようにするためであ
る。また、環状空間１３を設けたのは、後述するブロー
弁３２により作動室７内の空気を脱気する際、給水通路
８から作動室７へスリーブ１０の全周から水を導入さ
せ、脱気をスムーズに行うためである。上記給水通路８
の下端部を作動室７の上部に接続することもできるが、
この場合にはジョイント４内の水の保有熱により作動室
７より早期に凍結させることが難しい。これに対し、実
施例のように給水通路８を作動室７の下端側に接続し、
給水通路８を作動室７の外側に形成すれば、ジョイント
４内の水の保有熱による影響を少なくできるとともに、
給水通路８の放熱面積を大きくできる。そのため、外気
温度が低下した時、給水通路８が作動室７より早く凍結
し、作動室７と送水配管１との間を閉止できる。また、
後述する排水通路を流れる水による融解は作動室７より
遅い。

【００１０】ボデー３の上部内側には、図３に示す弁体
２０が軸方向に移動自在に挿入されている。この弁体２
０の下端部には、ボデー３とスリーブ１０との間に挿入
される円筒形の封止部２１が一体に形成されており、こ
の封止部２１の内外周には作動室７の上端側をシールす
るＯリング等のシール材２２，２３が取り付けられてい
る。弁体２０の上端部には、上記弁口６を開閉するシー
ル用パッキン２５を備えたばね受け具２４が螺着一体化
されている。ばね受け具２４の上面とジョイント４の上
端部の内側段差部４ｃとの間には、パッキン２５を弁口
６に押し付けるための閉弁用のスプリング２６が配置さ
れている。なお、ジョイント４の内側段差部４ｃには、
上記スプリング２６の圧接力によってスクリーン２７が
同時に保持されている。このスクリーン２７は、送水配
管１内部のスケール等がボデー３内に入るのを防止して
いる。弁口６の下側と弁体２０の上面との隙間には、ク
リーニング用リング２８が上下動自在に配置されてい
る。このリング２８は、弁口６が開かれた時、弁口６を
流れる水の流れによって上下に揺動し、弁体２０が摺接
するボデー３の内壁面を自動的にクリーニングするもの
である。

【００１１】弁体２０の中央部には、側方へ貫通する排
水孔２０ａが形成され、かつ弁体２０の軸心部には排水
パイプ２９の上端部が挿着されている。排水パイプ２９
は四フッ化エチレン樹脂などの内面が円滑なパイプで構
成され、このパイプ２９の上端は排水孔２０ａに連通し
ている。排水パイプ２９はスリーブ１０の中心孔１０ｂ
の中を下方へ貫通している。弁体２０が弁口６を開いた
時、送水配管１内の水は、弁口６から上記排水孔２０
ａ、排水パイプ２９を通り、外部へ排水される。したが
って、排水孔２０ａおよび排水パイプ２９により排水通
路が形成される。なお、排水パイプ２９は、送水配管１
内の水を排水する際に、水滴が弁体２０とスリーブ１０
との間やスリーブ１０の内面に付着して、氷結するのを
防止するものである。しかし、排水パイプ２９が熱伝導
性の低い材料で形成されているため、排水時の水の保有
熱がスリーブ１０に伝わり難くなるが、後述するように
作動室７の水が僅かに溶けただけで閉弁されるので、排
水パイプ２９による影響は殆どない。なお、必要に応じ
て排水パイプ２９を省略あるいは図示のものより短く
し、排水がスリーブ１０の内面を伝って流れるようにし
てもよい。排水パイプ２９とスリーブ１０の下端部との
間には、所定幅の空隙３０が設けられている。この空隙
３０により、排水パイプ２９からスリーブ１０への熱伝
導性を低くし、排水パイプ２９内を通る水の保有熱によ
って隙間１２や環状空間１３に凝固した氷が溶けるのを
防止している。

【００１２】ボデー３は真鍮のような熱伝導度の高い材
料で形成されている。そのため、外気温度が低下した
時、給水通路８や作動室７の水の保有熱は外壁を構成す
るボデー３の外表面から放散され、給水通路８や作動室
７内の水を速やかに凝固させる。しかも、作動室７は薄
肉な円筒状空間で構成されているため、容積に対するボ
デー３との接触面積が大きく、外気温度に迅速に反応で
きる。一方、弁体２０はボデー３より熱伝導度の低い材
料（例えばステンレス）で形成されている。そのため、
敏感な開弁作動を行うことができる。即ち、弁体２０も
ボデー３と同様に熱伝導度の高い材料で形成した場合、
ジョイント４内部の水の保有熱が弁体２０を介して作動
室７に伝わり、作動室７の水の凝固を遅らせる可能性が
ある。これに対し、弁体２０をボデー３に比べて熱伝導
度の低い材料で形成すれば、ジョイント４から弁体２０
を介して作動室７に伝わる熱量が少なくなり、作動室７
の水を速やかに凝固させることができるからである。ま
た、スリーブ１０もボデー３より熱伝導度の低い材料
（例えばステンレス）で形成されている。その理由は、
作動室７の内壁を構成するスリーブ１０の内側は外気に
比べて温かい空気層であるため、その空気層の熱が作動
室７に伝わるのを抑制し、作動室７の水の凝固が遅れる
のを防止するためである。

【００１３】上記作動室７の上部に位置するボデー３の
側壁には、内側端部が弁体２０の封止部２１の外周面に
通じ、外側端部が外部に通じるブロー孔３０が形成され
ている。ブロー孔３０の外側端部には雌ねじ３１が形成
され、この雌ねじ３１にブロー孔３０を開閉自在なブロ
ー弁３２が螺合している。ブロー弁３２を開くと、作動
室７の内圧が低下するため、送水配管１内の水は給水通
路８を通って作動室７に下方より導入される。それに伴
って、作動室７の水は弁体２０の外周面とボデー３との
隙間から、ブロー孔３０およびブロー弁３２の排出孔３
３を介して排出されるが、同時に作動室７の上部に溜ま
った空気も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７に空気が少しでも残留してい
ると、弁体２０の開弁動作を著しく遅らせることになる
が、上記のように給水通路８が作動室７の最下部に連通
し、ブロー孔３０が作動室７の最上部に連通しているの
で、作動室７の残留空気を効率良く排出できる。

【００１４】次に、上記構成の凍結防止装置の作動を説
明する。外気温度が零度以下に低下すると、給水通路８
および作動室７内の水の保有熱がボデー３を介して放出
され、給水通路８の水が先に凍結し、しかる後作動室７
内の水が凝固し始める。特に、ジョイント４内部の水の
保有熱の影響のため、作動室７の内、ジョイント４に近
い上部に比べて、下部の方が早く凝固する。作動室７内
の水が凝固し始めると、給水通路８は既に凍結して閉止
されているので、作動室７の水凝固時の体積膨張によっ
て弁体２０が押し上げられ、弁口６を開く。そのため、
送水配管１内の水がジョイント４、弁口６、排水孔２０
ａおよび排水パイプ２９を通って外部に排出される。そ
の結果、送水配管１内の水の流通を促して送水配管１の
凍結を防止できるとともに、排出される水の保有熱が、
ボデー３、弁体２０あるいはスリーブ１０を介して作動
室７に伝導され、作動室７の氷を溶かす。その結果、作
動室７の体積が縮小し、弁体２０は送水配管１の水圧お
よびスプリング２６のばね力によって押し下げられ、閉
弁する。以後、上記の動作を繰り返す。

【００１５】上記開弁動作において、弁体２０は作動室
１０の上端側に配置されており、作動室１０の体積膨張
による軸方向力のみを受けることになる。そのため、弁
体２０の軸方向移動が非常に円滑となり、作動室１０の
僅かな体積膨張でも弁体２０が弁口６を開くことができ
る。つまり、作動室７の中の水がシャーベット状に凝固
し始めるだけで開弁でき、外気温度の低下に対し非常に
鋭敏に反応できる。したがって、送水配管１などの他の
配管の凍結を確実に防止できる。しかも、弁口６を開い
て排水した時、排水の保有熱により作動室７内のシャー
ベット状の氷は速やかに溶けるので、多量の水が無駄に
排出されることなく閉弁できる。

【００１６】本発明の凍結防止装置は、図１のような送
水配管１の途中に取り付ける場合に限らず、あらゆる部
位に取り付けることが可能である。図４は本発明の凍結
防止装置Ａを、配管末端部の給水栓の近傍に取り付けた
例を示す。コンクリート柱などの側壁４０に送水配管１
の端部が開口しており、この開口端部にジョイント４１
を介して給水栓４２が接続されている。ジョイント４１
の下部接続口４１ａには、凍結防止装置Ａがジョイント
４を介して接続されている。ジョイント４１の内部に
は、樹脂製の循環パイプ４３が挿通され、一端のフラン
ジ４３ａをジョイント４１の導入口に係止することによ
り、抜け止めされている。循環パイプ４３の他端部は給
水栓４２の中に挿入されている。そのため、凍結防止装
置Ａの弁体２０が開いた時、送水配管１の水は矢印で示
すように、給水栓４２の中に入った後、循環パイプ４３
の外側を通って凍結防止装置Ａへ流れる。そのため、給
水栓４２の凍結を確実に防止できる。なお、給水栓４２
を開いた時に、パイプ４３の外側の空間が負圧になるの
を防止するため、パイプ４３の内外を連通させる負圧防
止孔４３ｂが形成されている。

【００１７】上記実施例では、凍結防止装置Ａのボデー
３をジョイント４を介して送水配管１に接続した例を示
したが、ボデー３を送水配管１に直接接続してもよい。
ただ、ジョイント４を用いれば、送水配管１側の接続口
の直径が異なる場合でもジョイント４を交換するだけで
簡単に対応できるとともに、水道配管で一般に用いられ
ているテーパネジを容易に形成できる利点がある。ま
た、弁体２０を閉弁方向に付勢するスプリング２６やス
クリーン２７の配置も簡単となる。

【００１８】

【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、作動室をシリンダとスリーブとの間に形成し、
弁体の一部が作動室の一端側を封止するようにしたの
で、作動室の水凝固時の体積膨張圧力を弁体に対して軸
方向にのみ作用させることができ、弁体は円滑に軸方向
に移動できる。そのため、作動室内の水が僅かに凝固し
ただけで開弁でき、外気温度の低下に対して極めて鋭敏
に動作する凍結防止装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる凍結防止装置の一例の全体断面
図である。

【図２】図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図３】弁体の斜視図である。

【図４】本発明の凍結防止装置を給水栓近傍に取り付け
た例の断面図である。

【符号の説明】 １ 送水配管 ３ ボデー ４ ジョイント ６ 弁口 ７ 作動室 ８ 給水通路 １０ スリーブ ２０ 弁体 ２６ 閉弁用スプリング ２９ 排水パイプ ３０ ブロー孔 ３２ ブロー弁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端部が送水配管の開口部に接続され、こ
   の一端部側に弁口が形成された筒形のボデーと、 ボデーの内部に同心状に固定されたスリーブと、 ボデーの内面とスリーブの外面との間に形成され、内部
   に水を貯留する円筒状の作動室と、 上記作動室の一端側を封止する封止部を有するととも
   に、作動室内の水凝固時の体積膨張作用により上記ボデ
   ーおよびスリーブに対して軸方向に摺動し、上記弁口を
   開く弁体と、 弁体の開弁動作により、送水配管内部の水を弁口からス
   リーブの内側を通って外部へ排出する排水通路と、を具
   備したことを特徴とする凍結防止装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の凍結防止装置において、 上記ボデーの側壁部には、送水配管の内部と作動室の他
   端部とを連通させ、作動室より先に凍結して封止される
   給水通路が形成されていることを特徴とする凍結防止装
   置。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の凍結防止装置に
   おいて、 上記ボデーの一端部側には、送水配管との間を中継する
   ジョイントが接続され、ジョイントと上記弁体との間
   に、弁体を閉弁方向に付勢するスプリングが介装されて
   いることを特徴とする凍結防止装置。