(57)【要約】      （修正有）【課題】水の落とし忘れによる、あるいは冬期間の使用時における凍結事故の解消を図った、確実に作動し、コストが安く、審美性に優れた凍結自動防止型不凍散水栓を提供する。【解決手段】屋外に設置される不凍散水栓の給水管１０上端に接続される、化粧管１４に囲繞された給水金具１１に水逃がし口を設け、上記水逃がし口に連通する水逃がし弁座を閉塞する弁体の他端部に、加熱して収縮する形状記憶合金ワイヤを連結し、弁体の中間部を水逃がし弁座とほぼ同径に密封するとともに、温度センサーで凍結危険温度を感知したとき、形状記憶合金ワイヤに通電して加熱することにより形状記憶合金ワイヤが収縮し、弁体を水逃がし弁座から離脱させて、給水管内の圧力水を化粧管下端地中部に排出し、通電停止時には戻しばねにより水逃がし弁座を閉塞するようにしたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に埋設される弁箱、弁箱に接続され、地上に延長される給水管、給水管を囲繞する化粧管、化粧管上端部のハンドルにロッドを介して連結され、弁箱を移動して通止水、排水を行うピストンを有する、屋外に設置された不凍散水栓の給水管上端に接続される給水金具に水逃がし口を設け、上記水逃がし口に連通する水逃がし弁座を閉塞する弁体の他端部に、加熱して収縮する形状記憶合金ワイヤを連結し、弁体の中間部を水逃がし弁座とほぼ同径に密封するとともに、温度センサーで凍結危険温度を感知したとき、形状記憶合金ワイヤに通電して加熱することにより形状記憶合金ワイヤが収縮し、弁体を水逃がし弁座から離脱させて、給水管内の圧力水を化粧管下端地中部に排出し、通電停止時には戻しばねにより水逃がし弁座を閉塞するようにしたことを特徴とする凍結自動防止型不凍散水栓。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、寒冷地で庭の散水や車の洗車等に使用する不凍散水栓に関し、特に、水の落とし忘れによる、あるいは冬期間の使用時における凍結事故の解消を図った、凍結自動防止型不凍散水栓に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の不凍散水栓は戸外に設置されているため、初冬、突然の寒波が襲ってきた時の水抜き忘れによる凍結事故が多く、使用者はそのたびに少なからぬ出費を強いられてきた。
【０００３】
それを防止するため、例えば、ワックスサーモエレメントが水温を感知し、一定以下の温度になったとき、弁を開いて、寒気に冷やされた冷たい水を排出し、地温で温められた水が来たとき、弁を閉じるという動作を繰り返す蛇口を取り付けて、凍結を防止する方法も一部行われている。
【０００４】
しかし、上記の方法では水温設定に厳密さは望めず、どうしても安全側の例えば、２〜３℃以上で作動させなければならないため、地中配管内水温がその程度か、それ以下の厳寒地では水が出っぱなしになってしまう、あるいは、温度応答性が悪いため、滴下した水が凍結し、通路を閉塞し、凍結事故につながる、という欠点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記課題を解決するために出願されたものであり、凍結寸前の温度、例えば０．２〜０．５℃で作動する、従って、水が出っぱなしになる恐れがない、凍結自動防止型不凍散水栓を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題解決のため本発明の凍結自動防止型不凍散水栓は、地中に埋設される弁箱、弁箱に接続され、地上に延長される給水管、給水管を囲繞する化粧管、化粧管上端部のハンドルにロッドを介して連結され、弁箱を移動して通止水、排水を行うピストンを有する、屋外に設置された不凍散水栓の給水管上端に接続される給水金具に水逃がし口を設け、上記水逃がし口に連通する水逃がし弁座を閉塞する弁体の他端部に、加熱して収縮する形状記憶合金ワイヤを連結し、弁体の中間部を水逃がし弁座とほぼ同径に密封するとともに、温度センサーで凍結危険温度を感知したとき、形状記憶合金ワイヤに通電して加熱することにより形状記憶合金ワイヤが収縮し、弁体を水逃がし弁座から離脱させて、給水管内の圧力水を化粧管下端地中部に排出し、通電停止時には戻しばねにより水逃がし弁座を閉塞するようにしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１に本発明を適用する不凍散水栓の１実施例を示すが、地中、凍結温度以下に埋設された弁箱１は、下端に流入口２，その上端に止水弁座３，さらにその上方に、同径のシリンダ４，５，６を形成し、側方に、シリンダ４，５間からシリンダ６上方に連通するバイパス路７を、その反対側シリンダ５，６間に排水口８を開口している。排水口８は、逆止球９により、地中の汚水が弁箱１内に侵入しないようにしている。
【０００８】
弁箱１は給水管１０で延長され、地上部の給水金具１１に接続される。給水金具１１には、給水継手１２を介して蛇口１３が取り付けられている。１４は給水継手１２により固定され、給水管１０、給水金具１１を囲繞する、角形の化粧管であり、上端に化粧管継手１５を、下端に排水カバー１６を装着している。
【０００９】
化粧管継手１５は、給水金具１１の上端に接続されるグランド１７にナット１８により固定されている。１９はハンドルであり、グランド１７内の作動用雌ねじ２０に螺合するスピンドル２１、スピンドル２１に管吊接続され、給水金具１１内の上部シリンダ２２に密着するＯリング２３を装着するスピンドル継手２４、スピンドル継手２４に接続されるロッド２５を介してピストン２６と連結されている。
【００１０】
ピストン２６には弁箱１のシリンダ５，６を摺動する環状パッキン２７，２８と、下端部に止水弁座３を閉塞する駒パッキン２９を装着している。駒パッキン２９は、下端側方にシリンダ４を摺動する膨出部３０を形成している。
【００１１】
図２に、給水金具１１を、蛇口１３と反対側から見た一部縦断面図を示すが、右方に、下端を斜断して水逃がし口３１とし、上端に水逃がし弁座３２を形成する水逃がし金具３３を接続し、その上方に、上端にキャップ３４を有し、内部下端部にＯリング３５を装着した支持金具３６を接続している。
【００１２】
支持金具３６内に、下端に上記水逃がし弁座３２に密着する水逃がしパッキン３７を有し、中間棒状部３８が上記Ｏリング３５に密着する弁体３９を収容し、キャップ３４に係止された戻しばね４０により、常に下方向の押圧力を受けるようにしている。
【００１３】
４１は、ビス４２により弁体３９に連結された形状記憶合金ワイヤ（以下、ワイヤと略称する）であり、樹脂製ローラー４３，４４により直角下方向に延長され、ビス４５により給水金具１１に、電気的に接触しないよう樹脂製の座金４６を介して接続する。４７はコードであり、Ａ、Ｂ点でワイヤ４１と接続されており、ワイヤ４１の収縮率は決まっているため、Ａ−Ｂ間の長さを乗じた値が、弁体３９のストロークとなる。
【００１４】
実施例では弁体３９からビス４５まで１本のワイヤ４１で連結しているが、これは、例えば、ローラー４３，４４間にもう１個、動ローラーをもうけ、動ローラーにＵ状にワイヤ４１を回し、ビス４５部分に２個の端部を電気的に接触しないよう接続し、弁体３９から動ローラーまでをステンレス線で接続する方法や、弁体上端部にローラーをとりつけ、Ｕ状に回したワイヤ４１をローラー４３を介してローラー４４部分で両端部が電気的に導通しないよう、給水金具１１に接続する方法もあり、ワイヤ４１の総長さで弁体３９のストロークは一義的に決まってしまうが、倍の力で弁体３９を持ち上げることができる利点がある。
【００１５】
４８は給水金具１１にの中央部に接続された、給水管１０内の水温を感知する温度センサーであり、コード４９はコード４７とともに、化粧管１４側面の地上部にあけられた穴（図面省略）から電源のある箇所まで延長されている。
【００１６】
図１，２は通水状態を示しており、流入口２からの水はバイパス路７を通って給水管１０に流れ込み、給水金具１１に接続される給水継手１２を通って蛇口１３から放水される。この時、環状パッキン２７，２８及びＯリング２３により他所への漏水は防止されている。
【００１７】
冬、水を抜きたいときには、ハンドル１９を回転させると、グランド１７の作動用雌ねじ２０に螺合されたスピンドル２１は回転しながら下降し、それに伴いＯリング２３の摩擦力を受けたスピンドル継手２４、およびスピンドル継手２４にロッド２５を介して接続されたピストン２６は回転することなく下降し、まず、駒パッキン２９の膨出部３０がシリンダ４に密着して流入口２からの水を遮断し、さらに下降して、環状パッキン２７がシリンダ５から離脱し、給水管１０内の水はバイパス路７を通り、排水口８から逆止球９を上昇させて地中に排出され始める。
【００１８】
最終的には駒パッキン２９の下端部が止水弁座３を押圧し、排水状態になるが、この状態では、環状パッキン２７でなく、２８をシリンダ６から離脱させても良く、あるいは両者をシリンダから離脱させても良い。尚、シリンダ４，５，６は同径を有しているため、蛇口１３を閉じた状態で排水状態にしていっても、給水管１０内の水の圧縮は生ぜず、ハンドル操作に支障を及ぼすことはない。
【００１９】
水を落としていない状態で、寒波等の襲来により、給水管１０内の水温が低下したときは、温度センサー４８が設定された水温（例えば０．２〜０．５℃）に達した時、Ａ−Ｂ間のワイヤ４１が通電、加熱される。ワイヤ４１は一定の変態温度を超えると収縮し、戻しばね４０の抗張力に勝って弁体３９を上昇させ、給水管１０内の水を、水逃がし口３１から化粧管１４，排水カバー１６を通って地中に排出させることになる。
【００２０】
冷たい水が排出され、水温上昇を温度センサー４８が感知したとき、あるいは、タイマーにより、一定時間経過して排水が終了した後で、通電が停止し、自然放熱でワイヤ４１が変態温度以下になり、戻しばね４０により弁体３９が下降して水逃がし弁座３２を閉塞し、排水は停止される。
【００２１】
本実施例でのワイヤ４１は、ニッケル、チタン系合金製で線径も０．数ミリという細い線を使用しており、電気抵抗値が高く、放熱性も良いので、通電のオン、オフにより、排水、排水停止はきわめて短時間に行われる。変態温度は、できるだけ低い温度で、かつ、通常状態では達することが無いよう、７５〜８５℃のものを使用しており、排水状態が長く続くときは、あまり温度が高くなりすぎてワイヤ４１の特性が劣化しないよう、また、ワイヤ４１に過度の負荷がかからないよう、タイマーで通電時間を制限するとか、一定のストローク以上では、ワイヤ４１とコード４７間に設けたバネとリミットスイッチの働きで強制的に通電を停止するなどの方法を採用することもできる。
【００２２】
ワイヤ４１が細く、電気抵抗が大きいため、流す電流もわずかで良く、使用電気量が１Ｗ以内と少なくて済み、ソーラー等を利用すれば、電気設備のない場所での適用も可能となる。また、モーターやソレノイドに比して、低コストで、異常音の発生が全くなく、きわめて静粛性に優れており、コンパクトで場所をとらず、従来使用されていた化粧管１４に容易に収容できる、という特徴がある。
【００２３】
水逃がし弁座３２と中間棒状部３８は同径に形成し、水圧の高低に関わらず、弁体３９の作動に悪影響を及ばせないことを基本思想としているが、水逃がし弁座３２を若干大きく形成し、水圧による密封性を高めるとともに、弁を閉じやすくする、等の工夫をしている。
【００２４】
ハンドル１９を操作して排水状態にした後でも、温度センサー４８は気温を感知してワイヤ４１に通電しようとするため、ハンドル１９の上下動でＯＮ，ＯＦＦするスイッチを設けたり、水の存在の有無を確認するセンサーを用いたり、あるいは、一定時間以上通電した場合は強制的にＯＦＦになるタイマーを使用するなどの対策を講じる必要がある。
【００２５】
当社での低温室を使用した実験結果によると、水逃がし弁座内径：φ５、弁体ストローク：２ｍｍ、給水温度：約２℃、給水圧力：０．５ＭＰＡ、散水栓の低温室内立ち上がり長さ：０．６ｍという条件で、室内温度が−１０℃の時の開弁時間が約５秒、作動周期（一度水が出て、その次また水が出るまでの時間）が約２４０秒であり、−２０℃の時は、開弁時間が約５秒、作動周期が約８０秒であり、異常なく、安定して作動した。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、水落としを忘れた場合の凍結事故を解消でき、厳寒地においても水が流れっぱなしになることもなく、きわめて短時間、小さな電流で安定して作動し、作動部分を化粧管内部に収容したので審美性にも優れた凍結自動防止型不凍散水栓を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明凍結自動防止型不凍散水栓の１実施例を示す、通水状態における縦断面図である。
【図２】図１の蛇口の反対側から見た一部縦断面図である。
【符号の説明】
１・・・弁箱
１０・・・給水管
１１・・・給水金具
１４・・・化粧管
１９・・・ハンドル
２５・・・ロッド
２６・・・ピストン
３１・・・水逃がし口
３２・・・水逃がし弁座
３９・・・弁体
４０・・・戻しばね
４１・・・形状記憶合金ワイヤ
４８・・・温度センサー
【図１】
2004346631.tif 000003
【図２】
2004346631.tif 000004