(57)【要約】      （修正有）【課題】コンパクトな構成であって、コストが抑えられ、開弁温度の調整を容易に行うことができる給水配管の凍結防止機構を提供する。【解決手段】水栓弁体ユニット３は、凍結防止機構として、スピンドル4の下部内に設けられかつ底壁上面に副弁座４６を有する中空室４４、中空室に上下移動自在に収容された移動体１１、移動体の下端に設けられた副弁体１４、移動体を上向きに付勢する第１スプリング１５、および移動体を下向きに付勢する形状記憶合金製の第２スプリング１６を備えている。移動体は、外周面の上端部に第１スプリング受け部を有し内周面の下端部にスプリングガイドと、被係止部を有し下端部に副弁体が取り付けられた略軸状の副弁体ホルダ１３とよりなる。第１スプリングは、スプリング受け部と中空室の底壁との間に介在されている。第２スプリングは、副弁体ホルダ１３の上端部と中空室の頂壁との間に介在されている。【選択図】図２
2020133762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水配管において開閉弁が閉じている時に一次側流路内に滞留した水が凍結するのを防止するための凍結防止機構であって、
片面が一次側流路内に臨むように配された第１端壁、一次側流路外に配された第２端壁、および第１端壁と第２端壁とを連結している略筒状の周壁を有している中空室と、
第１端壁に一次側流路内と中空室内とを連通させるように形成された水導入孔と、
第１端壁の他面における水導入孔の周縁部に形成された副弁座と、
中空室の周壁または第２端壁に中空室内と外部空間とを連通させるように形成された水導出孔と、
中空室内にその長さ方向に移動自在に収容された移動体と、
移動体における第１端壁側の端部に設けられかつ移動体が中空室の長さ方向に移動することによって副弁座に対して当接離間させられる副弁体と、
移動体を第２端壁側に向かって付勢する第１スプリングと、
形状記憶合金よりなりかつ移動体を第１端壁側に向かって付勢する第２スプリングとを備えており、
移動体は、外周面における第２端壁側の端部または長さ中間部に径方向外方に突出した第１スプリング受け部を有しかつ内周面における第１端壁側の端部に径方向内方に突出した係止凸部を有する略筒状のスプリングガイドと、少なくとも長さの一部がスプリングガイドの内部に第２端壁側から挿入され、外周面における第１端壁側の端部に係止凸部に係り止められる被係止部を有し、かつ第１端壁側の端部に前記副弁体が取り付けられている略軸状の副弁体ホルダとよりなり、
第１スプリングは、スプリングガイドの外側において第１スプリング受け部と第１端壁との間に介在されており、
第２スプリングは、副弁体ホルダの第２端壁側の端部と第２端壁との間に介在されていて、周囲温度が氷点付近の所定温度よりも高い時には、第１スプリングのばね弾性力に抗して移動体を第１端壁側に移動させて副弁体を副弁座に当接させる一方、周囲温度が前記所定温度以下となった時には、第１スプリングのばね弾性力により移動体が第２端壁側に移動させられて副弁体が副弁座から離間させられるように収縮方向に変形するものである、給水配管の凍結防止機構。
【請求項２】
副弁体ホルダが、副弁体を内部に収容しうる大きさを有し、外周面に前記被係止部を有し、内周面における第１端壁側の端部に径方向内方に突出した副弁体受け部を有しかつ内周面における第２端壁側の部分に雌ねじ部を有している略筒状の第１ホルダ部材と、第１端壁側の部分に第１ホルダ部材の雌ねじ部にねじ込まれる雄ねじ部を有し、外周面における第２端壁側の端部に第２スプリングを受ける第２スプリング受け部を有している略軸状の第２ホルダ部材とよりなる、請求項１記載の給水配管の凍結防止機構。
【請求項３】
副弁体が副弁座から離間して中空室内に流入した水を中空室内における第２スプリングが収容されている部分まで流通させるための通水部が、スプリングガイドと副弁体ホルダとの間に形成されている、請求項２記載の給水配管の凍結防止機構。
【請求項４】
上端にハンドル取付部を有するスピンドルと、スピンドルの下端に設けられた弁体とを備えており、スピンドルが、水栓本体の収容部に螺合状態で収容されて、ハンドル取付部に取り付けられたハンドルの操作によって回転させられることにより、弁体が水栓本体内の弁座に対して当接離間させられる水栓弁体ユニットであって、
スピンドルに、請求項１〜３のいずれか１つに記載の凍結防止機構が設けられている、凍結防止機構付き水栓弁体ユニット。
【請求項５】
請求項４に記載の凍結防止機構付き水栓弁体ユニットを備えている、水栓。
【請求項６】
給水配管における開閉弁の一次側流路の一部を構成する給水配管用継手であって、
所定形状の管状壁を有するとともに、管状壁の所定箇所に請求項１〜３のいずれか１つに記載の凍結防止機構が設けられている、凍結防止機構付き給水配管用継手。
【請求項７】
凍結防止機構の中空室が、略筒状をなしかつ一端部が管状壁の所定箇所にねじ接続されているケーシングによって構成されている、請求項６記載の凍結防止機構付き給水配管用継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、給水配管において、寒冷期に水栓や給水管等の内部で水が凍結するのを防止するための凍結防止機構に関する。
また、この発明は、上記凍結防止機構を備えた水栓弁体ユニット、および同ユニットを備えた水栓、ならびに上記凍結防止機構を備えた給水配管用継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
水栓の一般的な構造として、上端にハンドル取付部を有するスピンドル（弁棒）の下端に弁体が設けられてなる水栓弁体ユニット（水栓上部ユニット）を備えており、同ユニットのスピンドルが、水栓本体の収容部に螺合状態で収容されて、ハンドル取付部に取り付けられたハンドルの操作によって回転させられることにより、弁体が水栓本体内の弁座に対して当接離間させられるものが知られている。
【０００３】
ここで、寒冷期においては、水栓、とりわけ庭や公園等の屋外に設置された水栓や給水管の内部で水が凍結し、それによって水栓や給水管が破損し、漏水等の問題が生じることがある。
このような水の凍結による水栓や給水管の破損を回避するため、凍結防止機構を備えた水栓弁体ユニットが提案されている。
水栓弁体ユニットの凍結防止機構としては、ワックスエレメントを使用したものと、形状記憶合金からなるスプリングを使用したものとが知られている。
【０００４】
前者のワックスエレメントを使用した凍結防止機構を備えた水栓弁体ユニットは、例えば下記の特許文献１に示すように、スピンドルが、下端に開口した中空状の柄部と、柄部の下端に連なって設けられかつ柄部よりも外径の大きい拡径部とで構成されており、拡径部の内部に中空室が設けられ、この中空室にワックスエレメントが収容されている。
中空室の底壁に、水栓本体内の一次側流路と中空室とを連通させる水導入孔が形成されるとともに、同底壁の上面における水導入孔の周縁部に副弁座が形成され、中空室の周壁に、中空室と水栓本体内の二次側流路とを連通させる水導出孔が形成されている。
ワックスエレメントは、中空筒状のボディの下部に封入されたワックス類が昇温によって圧力を増大させることで、ボディの上部内に上下移動自在に配された作動ロッドの先端部がボディの上端から上方に押し出されるようになっている。
ワックスエレメントのボディは、ボディ外周面のフランジと中空室の底壁との間に介在された第１スプリングによって上向きに付勢されている。
ワックスエレメントの作動ロッドは、柄部内に収容された第２スプリングによって下向きに付勢されている。
ワックスエレメントの周囲温度が氷点温度付近まで下がると、作動ロッドの押圧力が低下し、それに伴って第１スプリングのばね弾性力によりボディが上方に移動し、副弁体が副弁座から離間することで、水栓本体内の一次側流路の水が、水導入孔、中空室、水導出室、水栓本体内の二次側流路を流れて、吐水口から吐出される。これにより、水栓および給水管の内部に滞留していた水が流動するので、水の凍結が回避される。
【０００５】
一方、後者の形状記憶合金製スプリングを使用した凍結防止機構を備えた水栓弁体ユニットは、例えば下記の特許文献２に示すように、スピンドルの下部内に中空室が設けられ、中空室の底壁に水栓本体内の一次側流路と中空室とを連通させる水導入孔が形成されるとともに、同底壁の上面における水導入孔の周縁部に副弁座が形成され、中空室の周壁に中空室と水栓本体内の二次側流路とを連通させる水導出孔が形成され、中空室に、外周面の高さ中央部にフランジ部を有する棒状の昇降体（スプール）が上下移動自在に収容され、昇降体の下端に、昇降体が上下移動することによって副弁座に対して当接離間させられる副弁体が設けられ、昇降体を上方に向かって付勢する第１スプリングが、昇降体のフランジ部と中空室の底壁との間に介在され、形状記憶合金よりなりかつ昇降体を下方に向かって付勢する第２スプリングが、中空室の上壁と昇降体のフランジ部との間に設けられている。
第２スプリングは、周囲温度が氷点付近の所定温度よりも高い時には、第１スプリングのばね弾性力に抗して昇降体を下方に移動させて副弁体を副弁座に当接させる一方、周囲温度が前記所定温度以下となった時には、第１スプリングのばね弾性力により昇降体が上方に移動させられて副弁体が副弁座から離間させられるように収縮方向に変形するものである。
【０００６】
また、給水配管において、水栓等の開閉弁が閉じている時に一次側流路内に滞留した水が凍結するのを防止するための凍結防止機構を、一次側流路の所定箇所（例えば水栓の一次側流路部や給水管、給水配管用継手など）に設けることも知られている。
この凍結防止機構も、上記の水栓弁体ユニットに備えられる凍結防止機構と実質的に同一の構成を有するものであって、ワックスエレメントを使用したものと、形状記憶合金からなるスプリングを使用したものとがあった（例えば下記の特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公平４−９９４７号公報
【特許文献２】特許第５９６７７８８号公報
【特許文献３】実開昭６３−１６０４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１記載のようなワックスエレメントを使用した凍結防止機構付き水栓弁体ユニットの場合、構造が複雑となる上、ユニットの全長が大きくなって、水栓の設置スペースの関係上、取付が困難なことがあり、また、コストも嵩むという問題があった。
【０００９】
また、上記特許文献２記載のような形状記憶合金製スプリングを使用した凍結防止機構付き水栓弁体ユニットの場合、ワックスエレメントを使用したものと比べれば、ユニットの全長は小さくなり、構造も単純化される。
しかしながら、上記の凍結防止機構の場合、２つのスプリングが、外周面の高さ中央部にフランジ部を有する単一の昇降体（スプール）によって、中空室内で直列配置に保持されているため、副弁体が副弁座から離間して水導入孔が開放される時の温度、すなわち開弁温度を水栓や給水配管の設置環境等に応じて調整する必要が生じた場合、例えば、第１スプリングを全長が異なる他のものと交換し、さらには、昇降体についてもフランジ部の高さ位置が異なるものと交換しなければならない場合がある上、フランジ部の高さ位置が変わることで、第２スプリングの設置高さにも影響が及ぶ場合があるため、開弁温度の調整作業が難しいという問題があった。
【００１０】
以上のような問題点は、給水配管の一次側流路に設けられる凍結防止機構についても、同様に当てはまるものである。
【００１１】
この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、コンパクトな構成としてコストが抑えられる上、開弁温度の調整を容易に行うことができる給水配管の凍結防止機構を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明は、上記の目的を達成するために、以下の態様からなる。
【００１３】
１）給水配管において開閉弁が閉じている時に一次側流路内に滞留した水が凍結するのを防止するための凍結防止機構であって、
片面が一次側流路内に臨むように配された第１端壁、一次側流路外に配された第２端壁、および第１端壁と第２端壁とを連結している略筒状の周壁を有している中空室と、
第１端壁に一次側流路内と中空室内とを連通させるように形成された水導入孔と、
第１端壁の他面における水導入孔の周縁部に形成された副弁座と、
中空室の周壁または第２端壁に中空室内と外部空間とを連通させるように形成された水導出孔と、
中空室内にその長さ方向に移動自在に収容された移動体と、
移動体における第１端壁側の端部に設けられかつ移動体が中空室の長さ方向に移動することによって副弁座に対して当接離間させられる副弁体と、
移動体を第２端壁側に向かって付勢する第１スプリングと、
形状記憶合金よりなりかつ移動体を第１端壁側に向かって付勢する第２スプリングとを備えており、
移動体は、外周面における第２端壁側の端部または長さ中間部に径方向外方に突出した第１スプリング受け部を有しかつ内周面における第１端壁側の端部に径方向内方に突出した係止凸部を有する略筒状のスプリングガイドと、少なくとも長さの一部がスプリングガイドの内部に第２端壁側から挿入され、外周面における第１端壁側の端部に係止凸部に係り止められる被係止部を有し、かつ第１端壁側の端部に前記副弁体が取り付けられている略軸状の副弁体ホルダとよりなり、
第１スプリングは、スプリングガイドの外側において第１スプリング受け部と第１端壁との間に介在されており、
第２スプリングは、副弁体ホルダの第２端壁側の端部と第２端壁との間に介在されていて、周囲温度が氷点付近の所定温度よりも高い時には、第１スプリングのばね弾性力に抗して移動体を第１端壁側に移動させて副弁体を副弁座に当接させる一方、周囲温度が前記所定温度以下となった時には、第１スプリングのばね弾性力により移動体が第２端壁側に移動させられて副弁体が副弁座から離間させられるように収縮方向に変形するものである、給水配管の凍結防止機構。
【００１４】
２）副弁体ホルダが、副弁体を内部に収容しうる大きさを有し、外周面に前記被係止部を有し、内周面における第１端壁側の端部に径方向内方に突出した副弁体受け部を有しかつ内周面における第２端壁側の部分に雌ねじ部を有している略筒状の第１ホルダ部材と、第１端壁側の部分に第１ホルダ部材の雌ねじ部にねじ込まれる雄ねじ部を有し、外周面における第２端壁側の端部に第２スプリングを受ける第２スプリング受け部を有している略軸状の第２ホルダ部材とよりなる、前記１）の給水配管の凍結防止機構。
【００１５】
３）副弁体が副弁座から離間して中空室内に流入した水を中空室内における第２スプリングが収容されている部分まで流通させるための通水部が、スプリングガイドと副弁体ホルダとの間に形成されている、前記２）の給水配管の凍結防止機構。
【００１６】
４）上端にハンドル取付部を有するスピンドルと、スピンドルの下端に設けられた弁体とを備えており、スピンドルが、水栓本体の収容部に螺合状態で収容されて、ハンドル取付部に取り付けられたハンドルの操作によって回転させられることにより、弁体が水栓本体内の弁座に対して当接離間させられる水栓弁体ユニットであって、
スピンドルに、前記１）〜３）のいずれか１つに記載の凍結防止機構が設けられている、凍結防止機構付き水栓弁体ユニット。
より詳細には、水栓弁体ユニットの凍結防止機構は、スピンドルに設けられた中空室と、中空室の底壁に水栓本体内の一次側流路と中空室とを連通させるように形成された水導入孔と、中空室の底壁上面における水導入孔の周縁部に形成された副弁座と、中空室の周壁に中空室内と水栓本体内の二次側流路とを連通させるように形成された水導出孔と、中空室内に上下移動自在に収容された移動体と、移動体の下端部に設けられかつ移動体が上下移動することによって副弁座に対して当接離間させられる副弁体と、移動体を上方に向かって付勢する第１スプリングと、形状記憶合金よりなりかつ移動体を下方に向かって付勢する第２スプリングとを備えている。
移動体は、外周面の上端部または長さ中間部に径方向外方に突出した第１スプリング受け部を有しかつ内周面の下端部に径方向内方に突出した係止凸部を有する略筒状のスプリングガイドと、少なくとも長さの一部がスプリングガイドの内部に上方から挿入され、外周面の下端部に係止凸部に係り止められる被係止部を有し、かつ下端部に前記副弁体が取り付けられている略軸状の副弁体ホルダとよりなる。
第１スプリングは、スプリングガイドの外側において、第１スプリング受け部と中空室の底壁との間に介在されている。
第２スプリングは、副弁体ホルダの上端部と中空室の頂壁との間に介在されていて、周囲温度が氷点付近の所定温度よりも高い時には、第１スプリングのばね弾性力に抗して移動体を下方に移動させて副弁体を副弁座に当接させる一方、周囲温度が前記所定温度以下となった時には、第１スプリングのばね弾性力により移動体が上方に移動させられて副弁体が副弁座から離間させられるように収縮方向に変形するものである。
上記の凍結防止機構において、副弁体ホルダが、副弁体を内部に収容しうる大きさを有し、外周面に前記被係止部を有し、内周面の下端部に径方向内方に突出した副弁体受け部を有しかつ内周面の上部に雌ねじ部を有している略筒状の第１ホルダ部材と、下部に第１ホルダ部材の雌ねじ部にねじ込まれる雄ねじ部を有し、外周面の上端部に第２スプリングを受ける第２スプリング受け部を有している略軸状の第２ホルダ部材とよりなる場合がある。
また、上記の凍結防止機構において、副弁体が副弁座から離間して中空室内に流入した水を中空室内における第２スプリングが収容されている部分まで流通させるための通水部が、スプリングガイドと副弁体ホルダとの間に形成されている場合がある。
【００１７】
５）前記４）の凍結防止機構付き水栓弁体ユニットを備えている、水栓。
【００１８】
６）給水配管における開閉弁の一次側流路の一部を構成する給水配管用継手であって、
所定形状の管状壁を有するとともに、管状壁の所定箇所に前記１）〜３）のいずれか１つの凍結防止機構が設けられている、凍結防止機構付き給水配管用継手。
【００１９】
７）凍結防止機構の中空室が、略筒状をなしかつ一端部が管状壁の所定箇所にねじ接続されているケーシングによって構成されている、前記６）の凍結防止機構付き給水配管用継手。
【発明の効果】
【００２０】
上記１）の給水配管の凍結防止機構によれば、移動体が、略筒状のスプリングガイドと、少なくとも長さの一部がスプリングガイド内に挿入される略軸状の副弁体ホルダとよりなり、第１スプリングが、スプリングガイドの第１スプリング受け部と中空室の第１端壁との間に介在され、第２スプリングが、副弁体ホルダの第２端壁側の端部と中空室の第２端壁との間に介在されているので、ワックスエレメントを使用した従来技術と比べて、構成がコンパクトとなり、コストが抑えられる。
また、上記１）の給水配管の凍結防止機構によれば、副弁体が副弁座から離間して水導入孔が開放される時の開弁温度を水栓や給水配管の設置環境等に応じて調整する必要が生じた場合、例えば、以下のようにして調整作業を行うことができる。すなわち、第１スプリング受け部の高さ位置が異なる複数種類のスプリングガイドを予め用意しておき、スプリングガイドを任意のものと交換すれば、第１スプリングの設置高さを自由に変更することができ、それによって開弁温度を変更調整することができるので、調整作業が簡単であり、調整に要するコストも抑えられる。
【００２１】
上記２）の給水配管の凍結防止機構によれば、第１ホルダ部材内に副弁体を挿入して、第２ホルダ部材の雄ねじ部を第１ホルダ部材の雌ねじ部にねじ込むことによって、副弁体ホルダが組み立てられるので、組立作業が簡単であり、また、副弁体の交換作業も容易に行うことができ、さらには、各構成部品の構造が比較的単純なものであるので、コストも抑えられる。
【００２２】
上記３）の給水配管の凍結防止機構にあっては、凍結防止機構が作動した状態、すなわち、副弁体が副弁座から離間して中空室内に水が流入した状態において、流入した水が、移動体の外部から、スプリングガイドと副弁体ホルダとの間に形成された通水部を流通して、中空室内における第２スプリングが収容されている部分に速やかに流れ込む。
ここで、給水配管の一次側流路のうち地中に埋設されている部分に滞留している水は、外気温度が氷点付近になった場合でも、それより数℃程度高いことが多い。
そこで、上記３）の凍結防止機構のように、作動状態において給水配管の一次側流路内の滞留水が第２スプリングに即時に接触する構成となされていれば、形状記憶合金製の第２スプリングが水の温度を直ちに感知して形状を復元することにより、副弁体が副弁座に当接して水導入孔を閉じ、それによって凍結防止機構が作動している間の吐水量を低減することが可能になる。
【００２３】
上記４）の凍結防止機構付き水栓弁体ユニットによれば、凍結防止機構を備えているにもかかわらず、ユニットの全長が小さくなり、コストも安くつく。
【００２４】
上記５）の水栓によれば、水栓弁体ユニットの凍結防止機構により、寒冷期における滞留水の凍結による水栓や給水管の破損が効果的に防止され、また、全体がコンパクトな構成となって、コストも抑えられる。
【００２５】
上記６）の凍結防止機構付き給水配管用継手によれば、例えば既存の給水配管に組み込むことによって、寒冷期における滞留水の凍結による水栓や給水管の破損を防止することが得られ、また、凍結防止機構もコンパクトな構成であって、コストも抑えられる。
【００２６】
上記７）の凍結防止機構付き給水配管用継手によれば、凍結防止機構の各構成部品をケーシングの内部に組み込んでユニット化することができる上、ケーシングの一端部を継手の管状壁の所定箇所にねじ接続するだけで構成することができるので、製造が容易であり、コストも抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る凍結防止機構付き水栓弁体ユニットを備えた水栓を示すものであって、凍結防止機構が作動していない状態の垂直断面図である。
【図２】同水栓の凍結防止機構が作動している状態の垂直断面図である。
【図３】水栓弁体ユニットの拡大垂直断面図である。
【図４】図３のIV−IV線に沿う水平断面図である。
【図５】凍結防止機構の移動体を構成するスプリングガイド、副弁体ホルダの第１ホルダ部材および第２ホルダ部材を分解して示す下方斜視図である。
【図６】この発明の第２の実施形態に係る凍結防止機構付き給水配管用継手を備えた水栓柱の上部を示すものであって、凍結防止機構が作動していない状態の垂直断面図である。
【図７】図６のVII−VII線に沿う拡大垂直断面図である。
【図８】凍結防止機構が作動している状態の図７相当図である。
【図９】図７のIX−IX線に沿う拡大水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
［第１の実施形態］
まず、図１〜図５を参照して、この発明の第１の実施形態を以下に詳細に説明する。
【００２９】
図１および図２には、この発明の第１の実施形態に係る凍結防止機構付き水栓弁体ユニットを備えた水栓の全体構造が示されている。
図示の水栓(1)は、壁(W)に取り付けられるものであって、一端側（図の右端側）に給水管(P)の先端部に接続される給水管接続口部(21)を有し、他端側（図の左端側）に吐水口部(22)を有する中空状の水栓本体(2)を備えている。水栓本体(2)内の長さ中央付近には、横断面クランク状の仕切壁(23)が設けられている。仕切壁(23)の水平部に通水孔(231)があけられている。仕切壁(23)の水平部上面における通水孔(231)の周縁部には、弁座(24)が設けられている。また、水栓本体(2)には、弁座(24)を上方から臨む箇所に、上端が開口した略筒状の収容部(25)が設けられている。収容部(25)の内周面には、雌ねじが形成されている。収容部(25)の上端部の外周面には雄ねじが形成されている。
【００３０】
水栓弁体ユニット(3)は、上端にハンドル取付部（図示略）を有するスピンドル(4)と、スピンドル(4)の下端に設けられた弁体(5)とを備えている。
スピンドル(4)は、スピンドル上部材(4a)と、スピンドル下部材(4b)とで構成されている。
スピンドル上部材(4a)は、垂直軸部(41)と、垂直軸部(41)の下端に連なって設けられかつ垂直軸部(41)の外径および内径よりも大きな外径および内径を有する拡径部(42)とを備えている。垂直軸部(41)は、その上端部を除く部分(411)が、拡径部(42)内と連通する中空筒状となされている。
図示は省略したが、垂直軸部(41)の上端部には、ハンドル取付部が設けられている。このハンドル取付部は、例えば垂直軸部(41)の外周面上端部にセレーションが形成されるとともに同上端面にビス孔が形成されてなるものであって、ハンドル(6)の中心部にあけられたセレーション付き取付孔（図示略）に嵌め込まれて、ハンドル(6)の上方からビス(7)がビス孔にねじ込まれることにより、ハンドル(6)がスピンドル(4)に取り付けられるようになっている。
拡径部(42)は、下端が開口した略中空筒状となされている。拡径部(42)の外周面には、水栓本体(2)の収容部(25)の雌ねじとねじ合わせられる雄ねじが形成されている。また、拡径部(42)の内周面には、雌ねじが形成されている。
スピンドル下部材(4b)は、略有底筒状のものであって、その外周面に、スピンドル上部材(4a)の拡径部(42)の雌ねじとねじ合わせられる雄ねじが形成されている。スピンドル下部材(4b)の底壁の中心部には、垂下状の弁体取付部(43)が設けられている。弁体取付部(43)の外周面には、雄ねじが設けられている。
弁体(5)は、ドーナツ板状のゴムパッキンよりなり、スピンドル(4)下端の弁体取付部(43)に外挿されて、弁体取付部(43)にねじ嵌められたナット(8)により保持されている。
上記の水栓弁体ユニット(3)は、スピンドル(4)の雄ねじが収容部(25)の雌ねじにねじ込まれた螺合状態で、水栓本体(2)の収容部(25)内に収容され、次いで、スピンドル(4)の上部に、偏平リング状のシール部材(91)を介して、ナットよりなる蓋(10)を収容部(25)の上部にねじ嵌めることにより、水栓本体(2)に組み付けられる。蓋(10)上部の内周面とスピンドル(4)の垂直棒状部(41)の外周面との間は、上下２つのＯリング(92)によってシールされている。次に、スピンドル(4)上端のハンドル取付部に、ハンドル(6)が上記手順で取り付けられる。そして、ハンドル(6)を操作してスピンドル(4)が所要方向に所要量だけ回転させられることにより、弁体(5)が水栓本体(2)内の弁座(24)に対して当接離間させられ、吐水、止水および吐水量の調整が行われる。
【００３１】
水栓弁体ユニット(3)は、以下の構成よりなる凍結防止機構を備えている。
まず、スピンドル(4)に、中空室(44)が設けられている。中空室(44)は、スピンドル上部材(4a)における垂直軸部(41)の中空筒状部分(411)および拡径部(42)と、スピンドル下部材(4b)とによって形成された略垂直筒状のものである。
中空室(44)の底壁（第１端壁）に、水栓本体(2)内の一次側流路(20a)と中空室(44)内とを連通させるように、水導入孔(45)が形成されている。水導入孔(45)は、スピンドル下部材(4b)の底壁および弁体取付部(43)を垂直に貫通するように形成されている。そして、中空室(44)の底壁上面における水導入孔(45)の周縁部に、副弁座(46)が形成されている。
中空室(44)の周壁に、中空室(44)内と水栓本体(2)内の二次側流路(20b)とを連通させるように水導出孔(47)が形成されている。水導出孔(47)は、スピンドル下部材(4b)の周壁の下部に、周方向に等間隔おきに複数（図では４つ）形成されているが、少なくとも１つあれば足りる。
中空室(44)の内部に、移動体(11)が上下移動自在に収容されている。移動体(11)の下端に副弁体(14)が設けられ、移動体(11)が上下移動することによって、副弁体(14)が副弁座(46)に対して当接離間させられるようになっている。また、中空室(44)の内部には、移動体(11)を上方に向かって付勢する第１スプリング(15)と、形状記憶合金よりなりかつ移動体(11)を下方に向かって付勢する第２スプリング(16)とが収容されている。
【００３２】
図３〜図５に詳しく示すように、移動体(11)は、スプリングガイド(12)と副弁体ホルダ(13)とで構成されている。
【００３３】
スプリングガイド(12)は、外周面の上端部に第１スプリング受け部(121)を有するとともに、内周面の下端部に径方向内方に突出した係止凸部(122)を有する略筒状のものである。
第１スプリング受け部(121)は、スプリングガイド(12)の外周面から径方向外方に突出したフランジ状となされている。この第１スプリング受け部(121)は、移動体(11)が上下移動する際に、その外周部分が中空室(44)の周壁と接触することにより、移動体(11)の姿勢を保持するスライドガイド機能も奏しうる。なお、第１スプリング受け部は、スプリングガイド(12)の外周面の高さ中間位置に形成されていてもよい。また、第１スプリング受け部は、図示のように連続したフランジ状とする他、複数の外方凸部が周方向に間隔をおいて形成されたものや、スプリングガイド(12)の外周面に形成された下向き段差部であってもよい。
係止凸部(122)は、スプリングガイド(12)の内周面から径方向内方に突出した連続したフランジ状のものとなされている。
【００３４】
副弁体ホルダ(13)は、少なくとも長さの一部（図では上端部を除いた部分）がスプリングガイド(12)の内部に上方から挿入される略軸状のものである。副弁体ホルダ(13)の外周面の下端部には、スプリングガイド(12)の係止凸部(122)に係り止められる下向き段差部(131)（被係止部）が形成されている。副弁体ホルダ(13)における下向き段差部(131)よりも下方部分は、スプリングガイド(12)の下端開口を通じて下方に突出している。
より詳細には、副弁体ホルダ(13)は、下側の第１ホルダ部材(13A)と、上側の第２ホルダ部材(13B)とよりなる。
第１ホルダ部材(13A)は、副弁体(14)を内部に収容しうる大きさを有する略筒状のものである。第１ホルダ部材(13A)の外周面の高さ中間に、前記下向き段差部（被係止部）(131)が設けられている。第１ホルダ部材(13A)の内周面の下端部に、径方向内方に突出した副弁体受け部(132)が形成されている。第１ホルダ部材(13A)の内周面の上部には、雌ねじ部(133)が形成されている。下向き段差部(131)は、外周面の高さ中間に下向き環状段差を有する略円筒体の外周面を、周方向に等間隔をおいた複数（図では４つ）の部位において、下向き環状段差のやや上方位置から下端まで垂直に削り取ることにより、周方向に等間隔をおいて複数（ここでは４つ）形成されたものであって、各下向き段差部(131)は、下方より見て略台形状をしている。従って、図４に示すように、スプリングガイド(12)の係止凸部(122)に第１ホルダ部材(13A)の下向き段差部(131)が係り止められた状態で、両者(122)(131)の間に、複数（ここでは４つ）の通水間隙(171)（通水部）が形成されている。なお、係止凸部および被係止部は、両者の間に通水部が形成されるものであれば、図示の形状には限定されない。
また、第１ホルダ部材(13A)の外径は、スプリングガイド(12)の内径よりもやや小さいものとなされている。これにより、第１ホルダ部材(13A)の外周面とスプリングガイド(12)の内周面との間に、環状の通水間隙(172)が形成される。
第２ホルダ部材(13B)は、略軸状のものであって、その下部に第１ホルダ部材(13A)の雌ねじ部(133)にねじ込まれる小径の雄ねじ部(133)が形成されている。つまり、第２ホルダ部材(13B)の雄ねじ部(133)が第１ホルダ部材(13A)の雌ねじ部(133)にねじ込まれることにより、第１ホルダ部材(13A)および第２ホルダ部材(13B)が分離可能に連結一体化されるようになっている。
また、第２ホルダ部材(13B)の外径は、第１ホルダ部材(13A)の外径とほぼ等しくなされている。従って、第２ホルダ部材(13A)の外周面と、スプリングガイド(12)の内周面との間にも、環状の通水間隙(173)が形成される。
第２ホルダ部材(13B)の外周面の上端部には、フランジ状の第２スプリング受け部(135)が形成されている。第２スプリング受け部(135)は、平面より見て六角形となされている。これにより、第２スプリング受け部(135)と、横断面円形をした中空室(44)の周壁、より詳細には、スピンドル上部材(4a)の垂直軸部(41)における中空筒状部分(411)の内面との間に、通水間隙（図示略）が形成されている。また、第２スプリング受け部(135)は、移動体(11)が上下移動する際に、その６つの角部分が中空室(44)の周壁と接触することにより、移動体(11)の姿勢を保持するスライドガイドとしても機能する。なお、第２スプリング受け部は、図示のようなフランジ状とする他、例えば上向き段差部によって構成してもよい。
第２ホルダ部材(13B)の上端部における第２スプリング受け部(135)よりも上方部分には、第２スプリング(16)の下端部の内径とほぼ等しい外径を有する小径部(136)が形成されている。
【００３５】
副弁体(14)は、円板状のゴムパッキンよりなる。この副弁体(14)は、第１ホルダ部材(13A)内に上方から挿入されて、その下面の周縁部が副弁体受け部(132)によって受けられている。そして、第１ホルダ部材(13A)の雌ねじ部(133)に第２ホルダ部材(13B)の雄ねじ部(133)がねじ込まれることにより、副弁体(14)が、その下面を第２ホルダ部材(13B)の下端開口を通じて露出させた状態で、第１ホルダ部材(13A)および第２ホルダ部材(13B)によって保持されている。
なお、副弁体ホルダへの副弁体の取付構造は、図示のものには限定されず、例えば、副弁体ホルダを単一の部品で構成して、副弁体を副弁体ホルダの下面に焼付（加硫接合）等によって接合一体化したものであってもよい。
【００３６】
第１スプリング(15)は、水栓等において一般に使用されるばね材料よりなり、スプリングガイド(12)の外側において、スプリング受け部(121)と中空室(44)の底壁との間に介在されている。
【００３７】
第２スプリング(16)は、例えばＮｉ−Ｔｉ系等の形状記憶合金よりなり、副弁体ホルダ(13)の上端部に設けられた第２スプリング受け部(135)と、中空室(44)の頂壁との間に介在されている。この第２スプリング(16)は、例えば周囲温度が２℃±２℃まで低下した時点で収縮方向に変形し、この収縮変形状態から、周囲温度が６．５℃±２℃まで上昇した時点で元の状態に復元するように構成される。
【００３８】
上記の凍結防止機構付き水栓弁体ユニット(3)は、例えば以下のようにして組み立てられる。
すなわち、スピンドル下部材(4b)の内部に、第１スプリング(15)、スプリングガイド(12)、および下端部に副弁体(14)が取り付けられた副弁体ホルダ(13)をこの順序で収容するとともに、スピンドル下部材(4b)の中空筒状部分(411)の内部に第２スプリング(16)を収容した後、スピンドル下部材(4b)の雄ねじにスピンドル上部材(4a)の雌ねじをねじ合わせて、両部材(4a)(4b)を接続することにより、スピンドル(4)が構成される。次いで、スピンドル(4)下端の弁体取付部(43)に弁体(5)を外挿して、弁体取付部(43)の下部にナット(8)をねじ嵌めることにより、弁体(5)がスピンドル(4)の下端に取り付けられる。こうして、水栓弁体ユニット(3)が得られる。
したがって、この実施形態の凍結防止機構付き水栓弁体ユニット(3)によれば、その組立を容易に行うことができ、また、各構成部品の構造が比較的単純であるので、製造が容易であり、コストも抑えられる。
また、この実施形態の凍結防止機構付き水栓弁体ユニット(3)によれば、第１スプリング(15)および第２スプリング(16)が、スピンドル上部材(4a)における垂直軸部(41)の中空筒状部分(411)および拡径部(42)と、スピンドル下部材(4b)とによって形成された中空室(44)に収容されているので、ユニット(3)の全長が短くてコンパクトなものとなっており、その分でもコストが抑えられる。
【００３９】
次に、この実施形態による水栓(1)の凍結防止機能について説明する。
まず、弁体(5)が弁座(24)に当接させられている止水状態において、第２スプリング(16)の周囲温度が氷点付近の所定温度（例えば２℃前後）よりも高い場合には、第２スプリング(16)が第１スプリング(15)のばね弾性力に抗して移動体(11)を下向きに付勢し、それによって副弁体(14)が副弁座(46)に当接させられている（図１参照）。
そして、第２スプリング(16)の周囲温度が前記所定温度以下まで低下すると、第２スプリング(16)が収縮方向に変形して付勢力が作用しなくなるので、第１スプリング(15)のばね弾性力により移動体(11)が上方に移動させられ、副弁体(14)が副弁座(46)から離間させられる。これにより、水栓本体(2)内の１次側流路(20a)および給水管(P)内に滞留していた水が、水導入孔(45)を通じて中空室(44)内に流入し、ここから水導出孔(47)を通じて水栓本体(2)内の二次側流路(20b)に流れ出して吐水口部(22)から少量ずつ吐水される。このように水栓(1)や給水管(P)の内部に滞留していた水が流動することによって、水の凍結が効果的に防止される。
上記の通水状態において、水導入孔(45)を通じて中空室(44)内に流入した水は、スプリングガイド(12)の係止凸部(122)と第１ホルダ部材(13A)の下向き段差部(131)との間に設けられた通水間隙(171)、第１ホルダ部材(13A)および第２ホルダ部材(13B)の外周面とスプリングガイド(12)の内周面との間に設けられた環状の通水間隙(172)(173)、さらには第２ホルダ部材(13B)の第２スプリング受け部(135)と中空室(44)の周壁内面との間に設けられた通水間隙を通じて、第２スプリング(16)が収容されている中空室(44)の上部内に速やかに流れ込み、第２スプリング(16)と接触する。地中に埋設されている給水管(P)内に滞留している水は、外気温度が氷点付近になった場合でも、それより数℃程度高いことが多い。この水に接触した第２スプリング(16)が、水の温度を感知する、換言すれば、氷点より温度の高い水によって加温されると、その形状を復元してばね弾性力を作用させることにより、移動体(11)および副弁体(14)を下方に移動させる。これにより、副弁体(14)が副弁座(46)に当接して水導入孔(45)を閉じ、凍結防止のための通水が停止される。従って、凍結防止機構の作動による通水時間が短くなり、ひいては、吐水量が必要最小限に抑えられる。
【００４０】
また、上記の凍結防止機構において、副弁体(14)が副弁座(46)から離間して水導入孔(45)が開放される時の開弁温度（作動温度）を、水栓(1)や給水管(P)の設置環境等に応じて調整する必要が生じる場合がある。
この場合、例えば、以下のようにして開弁温度の調整作業を行うことができる。すなわち、第１スプリング受け部(121)の高さ位置（第１スプリング受け部(121)が外周面の上端部に設けられている場合は、スプリングガイド(12)の全体高さ）が異なる複数種類のスプリングガイド(12)を予め用意しておく。そして、スプリングガイド(12)を任意のものと交換すれば、第１スプリング(15)の設置高さを自由に変更することができ、それによって開弁温度を変更調整することができる。従って、調整作業が簡単であり、調整に要するコストも比較的低く抑えられる。
【００４１】
なお、この発明による凍結防止機構は、図１，２のような横水栓に限らず、その他、例えば立水栓等にも適用可能であり、また、水栓弁体ユニットの向きが垂直となる水栓の他、水栓弁体ユニットが斜め向きや横向きとなる水栓にも適用可能である。
また、この発明による凍結防止機構は、図１〜図３に示すような通常の水栓の水栓弁体ユニットに設けられる他、例えば公共施設や公園等に設置される共用水栓、すなわち、使用時にハンドルをスピンドル上端のハンドル取付部に着脱自在に取り付けて水の盗用を防止する水栓の水栓本体ユニットにも適用することができる。この共用水栓の水栓本体ユニットは、ハンドル取付部が、例えばハンドル下部に設けられた嵌合凹所（雌キー部）に嵌め合わせうる嵌合凸部（雄キー部）よりなるキータイプのものとなされるが、凍結防止機構を含めたその他の構造については、第１の実施形態と実質的に同一とすることができる。
【００４２】
［第２の実施形態］
次に、図６〜図９を参照して、この発明の第２の実施形態を説明する。なお、以下の説明において、図６の左を「前」、同右を「後」というものとする。
【００４３】
図６には、この発明の第２の実施形態に係る凍結防止機構付き給水配管用継手を備えた水栓柱の上部構造が示されている。
図示の水栓柱(100)は、中空筒状をなしかつ周壁上部に水平貫通孔(101a)を有する水栓柱本体(101)と、水栓柱本体(101)内に挿入された垂直な給水管(102)と、水栓本体(2)後端の接続口部(21)が給水管(102)の上端部に水栓柱本体(101)の水平貫通孔(101a)を通して継手(103)(104)(105)により接続された水栓(1X)とを備えている。
給水管(102)の周囲には、筒状の断熱材(106)が嵌め被せられている。
継手は、一端部が給水管(102)の上端部に接続されかつ他端部が水栓柱本体(101)の水平貫通孔(101a)の後端に臨まされたエルボよりなる第１継手(103)と、水栓柱本体(101)の水平貫通孔(101a)に前方から挿入されかつ後端部が第１継手(103)の他端部にねじ接続されたソケットよりなる第２継手(104)と、後端部が第２継手(104)の前端部にねじ接続されかつ前端部が水栓本体(2)の接続口部(21)にねじ接続されたソケットよりなる第３継手(105)とを備えている。
水栓(1X)は、水栓本体(2)内の仕切壁(23)に設けられた弁座(24)に対して、水栓弁体ユニット(3X)のスピンドル(4X)下端に設けられた弁体(5)が、スピンドル(4X)上端に取り付けられたハンドル(6X)の回動操作によって当接離間させられることにより、弁の開閉、すなわち、水栓本体(2)前端の吐水口部(22)からの吐水および止水が行われるようになっている。
なお、水栓本体(2)の接続口部(21)は、第３継手(105)を介さずに、第２継手(104)の前端部にねじ接続することも可能である。言い換えれば、第３継手(105)は、第２継手(104)と水栓(1X)との間に後付けで介在させることができる。
【００４４】
図７〜図９に詳しく示すように、第３継手(105)は、以下の構成よりなる凍結防止機構(107)（凍結防止用水抜き弁）を備えている。
まず、上端壁(108a)、下端壁(108b)および周壁(108c)を有するケーシング(108)の上端部に形成された雄ねじ付き接続部(108d)が、第３継手(105)の管状壁(105a)の下部に形成された雌ねじ付き垂直貫通孔(105b)にねじ接続されている。このケーシング(108)によって、略垂直筒状の中空室(108e)が構成されている。より詳細には、ケーシング(108)は、下方に開口した略有底筒状をなしかつ下端部に雌ねじを有している上側の第１ケーシング部材(1081)と、上方に開口した略有底筒状をなしかつ第１ケーシング部材(1081)の雌ねじにねじ込まれる雄ねじを上端部に有している下側の第２ケーシング部材(1082)とで構成されている。
中空室(108e)の頂壁（第１端壁）、すなわちケーシング(108)の上端壁(108a)には、第３継手(105)の内部（一次側流路）と中空室(108e)内とを連通させるように水導入孔(108f)が形成されている。また、中空室(108e)の頂壁下面における水導入孔(108f)の周縁部に、副弁座(108g)が形成されている。中空室(108e)の底壁、すなわちケーシング(108)の下端壁(108b)には、中空室(108e)内と外部空間とを連通させる水導出孔(108h)が形成されている。
中空室(108e)の内部に、移動体(11)が上下移動自在に収容されている。移動体(11)の上端に副弁体(14)が設けられており、移動体(11)が上下移動することによって、副弁体(14)が副弁座(108g)に対して当接離間させられるようになっている。また、中空室(108e)の内部に、移動体(11)を下方に向かって付勢する第１スプリング(15)と、形状記憶合金よりなりかつ移動体(11)を上方に向かって付勢する第２スプリング(16)とが収容されている。
移動体(11)、副弁体(14)、第１スプリング(15)、および第２スプリング(16)については、位置関係が上下逆である点を除いて、第１の実施形態のそれらと実質的に同一であるので、詳しい説明を省略する。
【００４５】
上記の凍結防止機構(107)付き第３継手（ソケット）(105)は、ケーシング(108)内に、スプリングガイド(12)、副弁体ホルダ(13)、副弁体(14)、第１スプリング(15)および第２スプリング(16)を予め組み込んでユニット化しておいてから、同ケーシング(108)上端の接続部(108d)を、第３継手(105)の管状壁(105a)の垂直貫通孔(105b)にねじ接続することにより組み立てられるので、組立作業を容易に行うことができ、また、各構成部品の構造が比較的単純であるので、製造が容易であり、コストも抑えられる。
なお、凍結防止機構は、上記のようなケーシング(108)を利用したユニット構造体(107)とする他、第３継手(105)の管状壁(105a)に中空室を一体に設けたものとすることも可能である。
また、上記の凍結防止機構(107)付き第３継手（ソケット）(105)は、既存の水栓柱(100)において、第２継手(104)と水栓(1X)との間に後付けで簡単に介在させることができるので、簡単にかつ低コストで凍結防止機能を付加することができる。
【００４６】
次に、第２の実施形態による水栓柱(100)の上部（給水配管）の凍結防止機能について説明する。
まず、水栓(2X)の弁体(5)が弁座(24)に当接させられている止水状態において、第２スプリング(16)の周囲温度が氷点付近の所定温度（例えば２℃前後）よりも高い場合には、第２スプリング(16)が第１スプリング(15)のばね弾性力に抗して移動体(11)を上向きに付勢し、それによって副弁体(14)が副弁座(108g)に当接させられている（図７参照）。
そして、第２スプリング(16)の周囲温度が前記所定温度以下まで低下すると、第２スプリング(16)が収縮方向に変形して付勢力が作用しなくなるので、第１スプリング(15)のばね弾性力により移動体(11)が下方に移動させられ、副弁体(14)が副弁座(108g)から離間させられる。これにより、水栓本体(2)内の１次側流路(20a)、継手(103)(104)(105)および給水管(102)内に滞留していた水が、水導入孔(108f)を通じて中空室(108e)内に流入し、その底壁の水導出孔(108h)から少量ずつ外部へ流出させられる。このように水栓(1X)、継手(103)(104)(105)および給水管(102)の内部に滞留していた水が流動することによって、水の凍結が効果的に防止される。
上記凍結防止機構(107)によるその他の作用・効果や開弁温度の調整手段は、第１の実施形態の場合と実質的に同じである。
【００４７】
第２の実施形態では、この発明による凍結防止機構（凍結防止用水抜き弁）を、水栓と給水管との間に介在される継手に設けた例を示したが、これと同様の凍結防止機構を、例えば、水栓本体の一次側流路部や給水管に設けることも可能であり、それによっても同様の作用効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
この発明は、給水配管において寒冷期に水栓や給水管等の内部で水が凍結するのを防止するための凍結防止機構であって、例えば、水栓に組み込まれる凍結防止機構付き水栓弁体ユニットや、給水配管における開閉弁の一次側流路の一部を構成する凍結防止機構付き給水配管用継手等として好適に用いられる。
【符号の説明】
【００４９】
(1)：水栓
(2)：水栓本体
(20a)：一次側流路
(20b)：二次側流路
(3)：水栓弁体ユニット
(4)：スピンドル
(44)：中空室
(45)：水導入孔
(46)：副弁座
(47)：水導出孔
(5)：弁体
(6)：ハンドル
(11)：移動体
(12)：スプリングガイド
(121)：スプリング受け部
(122)：係止凸部
(13)：副弁体ホルダ
(13A)：第１ホルダ部材
(13B)：第２ホルダ部材
(131)：下向き段差部（被係止部）
(132)：副弁体受け部
(133)：雌ねじ部
(134)：雄ねじ部
(135)：第２スプリング受け部
(14)：副弁体
(15)：第１スプリング
(16)：第２スプリング
(171)(172)(173)：通水間隙（通水部）
(100)：水栓柱
(105)：第３継手（給水配管用継手）
(105a)：管状壁
(105b)：雌ねじ付き垂直貫通孔
(107)：凍結防止機構
(108)：ケーシング
(108a)：ケーシングの上端壁
(108b)：ケーシングの下端壁
(108c)：ケーシングの周壁
(108d)：雄ねじ付き接続部
(108e)：中空室
(108f)：水導入孔
(108g)：副弁座
(108h)：水導出孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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