JPS6014820Y2 - 凍結防止装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、上水道の蛇口、湯沸器あるいはソーラコレク
タ等の凍結防止装置に係り、特に水温を自動的に感知し
て作動する凍結防止装置に関する。

従来、上水道の凍結防止対策としては、水道管に断熱材
を巻回したりあるいは蛇口から少量の水を常時流す方法
が採られており、また湯沸器の凍結防止対策としては、
ドレン抜きから水を抜く方法が採られている。

さらに、ソーラコレクタ等においては、集熱器が屋外に
露出してしまうため、集熱部の水が凍結してもその体積
増加に対して弾性的に追従する構造材料を使用したり、
水塩外の加熱媒体を使用したり、あるいはシステム内部
の水を強制循環させたりして凍結を防止している。

しかしながらこの種の方法では、機器側に特殊な加工を
施さなければならず多大な費用を要するとともに、特殊
な操作を必要とする等の難点がある。

本考案は、かかる従来の難点を解決するためになされた
もので、その目的とするところは、機器側に特殊な加工
を施す必要がなく、簡単な構造で自動的に凍結を防止す
ることができる凍結防止装置を提供するにある。

本考案は、機器側と水道管との間に水抜き機構を設け、
この水抜き機構内に氷抜き口を開閉するバルブを設け、
このバルブを、水温変化を感知して作動する形状記憶合
金製の作動部材に連動させ、水温が所定値以下になった
際にバルブを開いて凍結を防止するようにしたものであ
る。

ここで、形状記憶合金とは、素材を変形させた後加熱等
により温度変化を与えると変形前の形状に素材が戻る、
すなわち元の形状を記憶している合金の総称であり、Ｔ
１Ｎｉ、 Ｃｕ、ＡＩ、 ＣｕＡｌＮｉ。

ＡｕＣｄ、 Ｆｅ５Ｐｔ、 ＩｎＴｌ、 ＮｉＡ１．
ＣｕＺｎ、 ＣｕＺｎＡｌその他の合金に現われる現象
である。

このような形状記憶の原因は、今日マルテンサイト変態
の現象として一般に理解されている。

これは、温度が低下するにつれてマルテンサイトが連続
的に成長するとともに、逆に温度が上昇すると収縮し、
これらが可逆的に移行し得る熱弾性形マルテンサイト変
態と称する変態によるもので、温度低下あるいは応力に
よって発生、成長じた双晶変形からなるマルテンサイト
は、加熱によって母相との整合性がよいことから逆変態
により母相中に吸収、消滅してしまう。

すなわち、低い温度で変形していた原因が加熱によって
消滅してしまうため元の形状に復元することになり、こ
れが記憶性の原因と考えられている。

したがって、形状記憶現象は、基本的には以上の如き機
構によって理解でき、双晶変形による熱弾性形マルテン
サイト変態を生じる組成、熱処理条件を探すことにより
、各種金属の組合わせが見出し得る。

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。

本考案は係る凍結防止装置１は、第１図ａ、 ｂに示す
ように、水道管２と、蛇口３あるいは湯沸器４との間に
設置されている。

この凍結防止装置１は、第２図に示すように水道管２に
連結される横筒部５ａと横筒部５ａの長手方向中央部に
連通して下方に突出する縦筒部５ｂとからＴ形部状に形
成された本体５、横筒部５ａに設けられた安全弁６、縦
筒部５ｂの下端に取付けられ水抜きロアａを有するキャ
ップ７、水抜きロアａを開閉するバルブ８、バルブ８を
作動させる形状記憶合金製の作動スプリング９およびバ
ルブ８のバイアススプリング１０等から構成され、バル
ブ８を開くことにより、横筒部５ａ内の水が連通孔１１
を介して縦筒部５ｂに入り、キャップ７の水抜きロアａ
から外部に排出されるようになっている。

前記安全弁６は、そのつまみ６ａが横筒部５ａ外に設け
られ、このつまみ６ａを操作することにより前記連通孔
１１の有効開口面積を調節し、水抜きロアａからの排水
量を調節するようになっている。

バルブ８は、縦筒部５ｂ内に配置され、上端が連通孔１
１に案内される弁棒８ａの上下動により弁棒８ａ下端の
弁本体８ｂが水抜きロアａを開閉するようになっている
。

弁棒８ａの上端周面にはスリット１２が設けられ、横筒
部５ａ側の水はこのスリット１２を介して縦筒部５ｂ側
に流入するようになっている。

このバルブ８は、縦筒部５ｂとキャップ７の水抜きロア
の部分との間に形成されるガイド部１３内に配された作
動スプリング９の上方への付勢力を受けるようになって
いるとともに、弁棒８ａのまわりに設けられたバイアス
スプリング１０によって下方に付勢されている。

作動スプリング９はＣｕＺｎＡ１等の可逆性形状記憶合
金で形成され、水温が凍結温度付近になると伸長しバイ
アススプリング１０の付勢力に抗してバルブ８を押し上
げて開き、水抜きロアａから排水するとともに、水温が
上昇すると縮小してバイアススプリング１０の付勢力に
よりバルブ８が閉じることを許すようになっている。

なお、作動スプリング９は前記するように可逆性形状記
憶合金で製作されているので、本来バルブ８を閉方向に
付勢する必要は必ずしもないが、ドパイアススプリング
１０を用いるのはバルブ８の作動を正確にするためであ
る。

すなわち、形状記憶合金ではＭｓ（マルテンサイトスタ
ート）点とＡｓ（オーステナイトスタート）点とが異な
るのでそれによって生じるヒステリシスが動作上問題７
となる。

このため、バイアススプリング１０でバルブ８を閉方向
に付勢し、温度に伴なう変位量を小さくしてヒステリシ
スを最小限にしているのである。

次に、作用について説明する。

水が常温の場合には、作動スプリング９はその温度を感
知して縮小しており、したがってバルブ８は閉止されて
いる。

水温が低下し凍結温度付近になると、作動スプリング９
は伸長し始め、バルブ８はバイアススプリング１０の付
勢力に抗して開かれる。

これにより、水は水抜きロアａから排水される。

この排水により管内の水は常時流動することになるので
凍結が防止される。

なお、水抜きロアａからの排水量は安全弁６で調節する
。

水温が上昇すると、作動スプリング９は再び縮小しバイ
アススプリング１０の付勢力によりバルブ８は閉止され
る。

なおこの際、水は弁棒８ａのスリット１２を通って縦筒
部５ｂ内に流入するので、水圧は弁棒８ａ頭部にも加わ
ることになる。

このため、弁封止力はこの水圧によって高められ封止状
態が確実となる。

以上説明した実施例によれば、作動スプリングが水温を
検出してバルブを自動的に開閉するので、特別な操作を
必要としない。

このため、操作忘れによる凍結が全くなく、また水温が
凍結温度付近になった場合にのみバルブを開いて排水す
るので、排水量を最小限にとどめることができる。

また、凍結防止装置が機器側と水道管側との間に介装さ
れるので、従来と異なり機器側に特殊な加工を施す必要
が全くないとともに、取付けが極めて簡単で既存の設備
にも使用することができ、さらに構造が簡単であるので
堅牢かつ安価であるとともに作動が確実であり、部品交
換も容易である。

なお、安全弁６は、通常、不慮の漏水を防止するため閉
鎖しておき、水が凍るような温度になる冬だけ緩めてお
くようにすることができる。

第３図は本考案の他の実施例を示すもので、バルブ８を
横方向に配したものである。

すなわち本体１５は、横筒部５ａと同一構造の横筒部１
５ａと、この横筒部１５ａと平行に設けられ水抜き口１
７ａに連通する筒部１５ｂとから構成され、両筒部１５
ａ、１５ｂは連通孔２１を介して連通されている。

そして、バルブ８は前記筒部１５ｂ内に配置され、筒部
１５ｂの図における右端開口部は封閉板１４によって閉
止されている。

このバルブ８のまわりには、その弁棒８ａにバルブ８を
開方向に付勢するように作動する形状記憶合金製の作動
スプリング１９とバルブ８を閉方向に付勢するバイアス
スプリング１０とがそれぞれ設けられている。

作動スプリング１９は、その両端が弁本体８ｂと封閉板
１４に螺入した調整ねじ１４ａとに適当に保持され、水
温が凍結温度付近になった際に縮小し、バイアススプリ
ング１０の付勢力に抗してバルブ８を開くようになって
いる。

この作動スプリング１９は、前記調整ねじ１４ａにより
、その基本的な位置関係が調節されるようになっている
。

以上説明した実施例によれば、前記実施例と同様の効果
が期待できるとともに、調整ねじにより作動スプリング
の基本的な位置関係が容易に調節できるので、バルブの
作動がより正確になる。

第４図は本考案のさらに他の実施例を示すもので、以下
これについて説明する。

本体２５は、横筒部１５ａ、１５ａと同一構造の横筒部
２５ａと、横筒部２５ａと平行に配された筒部２５ｂと
から構成され、筒部２５ｂの中間部に弁受部が形成され
ているとともに、弁受部の出側に水抜き口２７ａが連通
している。

そして、筒部２５ｂ内には弁棒１８ａの中間部に弁本体
１８ｂが位置するバルブ１８が配置され、このバルブ１
８は、形状記憶合金製の作動スプリング９により開方向
に付勢されるようになっているとともに、バイアススプ
リング１０により閉方向に付勢されている。

作動スプリング９は、水温が凍結温度付近になった際に
伸長しバイアススプリング１０の付勢力に抗してバルブ
１８を開くようになっている。

この作動スプリング９は、調整ねじ１４ａによりその基
本的な位置関係が調節されるようになっており、またバ
イアススプリング１０は、調整ねじ１４ｂによりその付
勢力が調節されるようになっている。

以上説明した実施例によれば、前記両実施例と同様の効
果が期待できるとともに、作動スプリングとバイアスス
プリングとは、ともに押し作用を呈する状態で使用でき
るので、バルブの組込みが容易である。

また、作動スプリングを、凍結温度付近になった際に縮
小する形状記憶合金で製作すれば、作動スプリングとバ
イアススプリングとの位置関係を逆にすることができる
。

なお、以上説明した各実施例においては、作動スプリン
グ９，１９が可逆性形状記憶合金で製作されている場合
について説明したが、Ｔ１Ｎｉ等の非可逆性形状記憶合
金で製作し、バイアススプリング１０を戻しスプリング
として使用しても同様の効果が期待できる。

そして、Ｔ１Ｎｉで作動スプリングを製作した場合には
、防食性を向上させることができる。

以上本考案を好適な実施例に基づいて説明したが、本考
案によれば、機器側に特殊な加工を施す必要がなく、簡
単な構造で自動的に凍結を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、 ｂは本考案に係る装置の具体的取付位置の
例をそれぞれ示す概略図、第２図は本考案の一実施例を
示す部分断面図、第３図は本考案の他の実施例を示す部
分断面図、第４図は本考案のさらに他の実施例を示す部
分断面図である。 １・・・・・・凍結防止装置、２・・・・・・水道管、
３・・・・・・蛇口、４・・・・・・湯沸器、６・・・
・・・安全弁、７ａ、１７ａ、２７ａ・・・・・・水抜
き口、８・・・・・・バルブ、９，１９・・・・・・形
状記憶合金の作動スプリング、１０・・・・・・バイア
ススプリング。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 蛇口または湯沸器等の水を使用する機器と水道管と
   の間に、水抜き口を有する水抜き機構を介在させ、この
   水抜き機構内に、水抜き口を開閉するバルブと、水温変
   化を感知して作動する形状記憶合金製の作動部材とを設
   けてバルブを作動部材に連動させ、水温が所定値以下に
   なった際にバルブが開くようにしたことを特徴とする凍
   結防止装置。 ２ 水抜き機構に、水抜き口からの排水量を調節する安
   全弁を設けたことを特徴とする実用新案登録請求の範囲
   第１項記載の凍結防止装置。