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【発明の名称】 水道配管の凍結防止装置
【発明者】 【氏名】成田 卓

【氏名】長島 洋一
【要約】 【課題】水抜きを考慮して配管が制約される恐れの少ない、ランニングコストがかからず、操作が簡単な、水抜き方式による寒冷地の水道配管の凍結防止装置の提供。

【解決手段】水抜栓１４，３２の排水口に、水と空気をともに吸引できる、タンク３を有する電動吸引装置１を接続し、排水時には水抜栓１４，３２とともに電動吸引装置１を作動させ、配管の水を、一旦、上記タンク３に溜めた後で外部に排出する。上記タンク１の底部に水抜孔をもうけ、さらに電動吸引装置作動時は上記水抜孔を閉塞し、作動停止時に水抜孔を大気に開口する負圧作動弁を有せしめた。上記水抜栓１４，３２として、地下排水口を有する電動不凍給水栓と、その排水口が電動吸引装置１のタンク３に接続される。電動湯水抜きバルブを使用し、両水抜栓１４，３２と電動吸引装置１が１つの制御ボックス１９を介してシーケンス制御される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】水抜栓の排水口に、水と空気をともに吸引できる、タンクを有する電動吸引装置を接続し、排水時には水抜栓とともに電動吸引装置を作動させ、配管の水を、一旦、上記タンクに溜めた後で外部に排出することを特徴とした、水道配管の凍結防止装置。
【請求項２】上記タンクの底部に水抜孔をもうけ、さらに電動吸引装置作動時は上記水抜孔を閉塞し、作動停止時に水抜孔を大気に開口する負圧作動弁を有せしめたことを特徴とする、請求項１記載の水道配管の凍結防止装置。
【請求項３】上記水抜栓として、地中に弁部が埋設される、地下排水口を有する電動不凍給水栓と、その排水口が電動吸引装置のタンクに接続される、地上に露出される電動湯水抜きバルブを使用し、両水抜栓と電動吸引装置が１つの制御ボックスを介してシ−ケンス制御されることを特徴とする請求項１乃至２記載の水道配管の凍結防止装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、寒冷地の水道配管の凍結防止装置に関し、特に、水抜きを考慮して配管が制約される恐れの少ない、ランニングコストがかからず、操作が簡単な、水抜き方式による凍結防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、寒冷地においては、水道配管の凍結を防止するために、弁部が土中、凍結深度以下にに埋設される不凍給水栓や、パイプシャフト、ピット等に埋設しないで設置される水抜き用バルブ（以下、水抜栓と総称する）を操作して配管内の水を落差を利用し、外部に排出する方法が一般的に行われているが、そのため、配管にあらかじめ適宜な（通常１／１００程度）勾配をつけておく必要があり、分岐配管部分が多くなるほど、配管が制約される恐れがあった。特に、上下に屈折部をもうけた、いわゆる門型配管の場合は、そのほかに、末端の蛇口を開いただけでは水が抜けず、管内を大気に開口するための吸気弁を設置する必要があり、そのことが一層、配管の制約につながり、さらに、吸気弁の不作動、水漏れ等の事故の心配もあった。
【０００３】それとは別に、最近、管の腐食防止、施工性および配管更新の容易さ、工事費の削減、室内配管スペ−スの有効利用等の観点から、室内の水、湯回りにヘッダ−配管が普及するようになってきた。
【０００４】これは、あらかじめ床下スラブコンクリ−ト部等にガイドとなる樹脂製さや管を敷設しておき、給湯器やパイプシャフト水回りの周辺など、施工、維持管理の容易な場所に設置したヘッダ−から、途中で分岐することなく、各部屋の給水栓へ架橋ポリエチレン、ポリブテンの様な樹脂管を給水管、給湯管（以下、可撓管と総称する）として配管するシステムであり、配管途中に分岐のための継手を使用しないので漏水の発生が少なくなる、同時使用した場合の給水、給湯量の変化が少ない等の利点もあり、今後も一層の普及が予想される配管システムである。
【０００５】しかし、床下に設置され、しかも樹脂管なので、自由に配管できる反面、どうしても撓み部分ができ、交差配管もあり、上述した金属管の分岐配管の場合のように水抜きのための勾配を設けた配管が困難となる。
【０００６】さらに、従来のように、水抜栓の下流側配管から分岐するのではなく、ヘッダ−から分岐するため、水抜栓を操作して、落差とサイホン作用により水抜きしようとしても、排水が同時に始まった場合、ヘッダ−から給水栓までの水平距離が最短の配管内の水抜きが先ず終了し、ヘッダ−内に空気が入り込んでサイホン作用が途切れるため、他の分岐口からの水平配管内に一部水が充満したまま凍結し、再通水が不可能になるという現象が発生する。
【０００７】そのため、例えば、実開平３−１０３３６３号公報のように、さや管と可撓管の連通空間内に、ヒ−タ−等で加熱した温風を流通するようにしたり、特開平１１−１６６２５１号公報のように、止水した後、コンプレッサ等を使用して、ヘッダ−から圧縮空気を送り込んで、可撓管内の水を一本ずつ、給水栓から排出する方法も提案されているが、ランニングコストが高く付く、装置が大がかりになる、操作が大変等の理由から現実には実施されておらず、ランニングコストがかからず、簡単な装置、操作で凍結を防止できる方法が望まれていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】そのため、本発明においては、水抜栓（特にモ−タ−駆動の電動式、あるいは電磁式にすると操作が簡便になるため、以下、主にそれを対象に説明する）を操作スイッチの投入により閉作動させるとともに、電動吸引装置を一定時間作動させ、強制排水方式により配管内の水抜きを完全に行う凍結防止装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】そのため本発明においては、水抜栓の排水口に、水と空気を同時に吸引できる、タンクを有する電動吸引装置を接続し、排水時は水抜栓を閉にするとともに電動吸引装置を作動させて配管内の水を一旦タンク内に溜め、一定時間経過後にタンク内の水を、タンクの底部にもうけた水抜孔から負圧作動弁を介して、あるいはタンク内に挿入した水中ポンプにより吸い上げて外部に排出するようにしたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、ヘッダ−配管の場合を例にとり、図面に基づいて詳細に説明する。図１に本発明の装置概略図を示すが、１は床下スラブコンクリ−ト部に設置された本発明の電動吸引装置であり、例えば市販の業務用乾湿集塵機のように、空気と水を同時に吸引するための、図２に示すような下方部に台座２に支持されたタンク３をもうけており、その底部に下方へ突出部４をもうけ、突出部４の内部上端に水抜孔５、その下方に弁座６を形成する。
【００１１】下端にクリップ７を装着し、クリップ７に樹脂状の球弁８を着座させて負圧作動弁９を形成する。負圧作動弁９は、これに限定されるものでなく、種々の形態にできることは勿論である。タンク３の側方に吸引口１０を突出させ、その上方に、例えば、モ−タ−駆動の回転羽根により負圧を生じさせる、負圧発生部（図面省略）を、水位が一定程度上昇したら吸引部を閉塞する浮き弁（図面省略）等をもうけて水が侵入しないように形成する。なお、高さが制限されている等の理由で、負圧発生部をタンク３から切り離し、タンク３と直列に接続するようにもできる。１１は吸引口１０の上方に位置させてもうけた空気吐出口であり、１２は電源コ−ドであり、１３は排水管である。
【００１２】１４は電動式の水抜栓であり、下端の排水口１５部分が吸引口１０と配管で接続されている。これは、水平方向に設置して、排水口１５を直接、吸引口１０に接続しても良い。上端にモ−タ−（図面省略）を内蔵した駆動ボックス１６を接続し、コ−ド１７により、スイッチ１８を有する制御ボックス１９に接続されている。なお、電動吸引装置１のコ−ド１２も制御ボックス１９に接続されている。
【００１３】側方に入水口２０と入湯口２１をもうけ、それぞれ配管を介して水用のヘッダ−２２、湯用のヘッダ−２３に接続される。ヘッダ−２２、２３の各分岐口に可撓管２４、２５を接続し、可撓管２４、２５をさや管２６、２７で覆う。給湯器２８の下方に吸気弁２９、２９’を取り付け、水用のヘッダ−２２の上流側はエルボ３０を介して弁部が土中に埋設される、やはりモ−タ−を内蔵する駆動ボックス３１を有する水抜栓３２に接続されている。コ−ド３３も制御ボックス１９に接続されている。なお、給湯器２８に水抜き装置が付属している場合は、吸気弁２９、２９’は必ずしももうける必要はなく、また、末端に蛇口が付いている配管は、吸気弁をもうけず、蛇口を開いて水抜きするのが普通である。
【００１４】図３に本発明の水抜栓１４の１実施例を示すが、入水口２０側に上流側逆止弁座３４、下流側逆止弁座３５を、入湯口２１側に上流側逆止弁座３４’、下流側逆止弁座３５’を形成し、それぞれ球状の逆止弁体３６、３６’を収容しており、排水口１５と図１の吸引口１０が接続されている。
【００１５】排水弁３７は、駆動ボックス１６内に収容されたモ−タ−に減速ギアを介して連結されており、シリンダ３８、３９、４０に密着する３個のＯリング４１、４２、４３を装着している。
【００１６】図４に本発明の水抜栓３２の弁構造の１実施例を示すが、パイプ４４を介して駆動ボックス３１に接続される弁箱４５は、地中凍結深度以下に埋設されており、流入口４６、流出口４７、地下排水口４８を側方に突出させ、内部に４個のシリンダ４９、５０、５１、５２を形成している。地下排水口４８には、地中の汚水が弁箱４５内に入り込まないよう、逆止弁５３を接続する。
【００１７】内部には、ロッド５４を介して上端の駆動ボックス３１内のモ−タ−に連結されるピストン５５を収容しており、ピストン５５には、上記シリンダ４９乃至５２をそれぞれ摺動する４個の環状パッキン５６、５７、５８、５９を装着している。
【００１８】通水状態においては、電動吸引装置１、水抜栓１４、３２は図２乃至図４の状態にあるが、今、この状態から水抜きをするときは、制御ボックス１９のスイッチ１８を投入すると、まず、水抜栓３２が作動し、図４の状態のピストン５５が上昇し、環状パッキン５８がシリンダ５１に密着して流入口４６からの水を遮断し、その後で環状パッキン５７がシリンダ５０から離脱して、閉栓状態となり、ピストン５５の上昇は停止する。
【００１９】それと同時に、今度は水抜栓１４が作動し、図３の状態の排水弁３７が上昇して、Ｏリング４２、４３がシリンダ３９、４０から離脱し、排水状態となり、排水弁３７の上昇は停止する。
【００２０】それとともに、電動吸引装置１が作動し、タンク３内に強いバキュ−ムが発生するため、球弁８が吸引されて弁座６に密着し、タンク３内のバキュ−ムを維持する。
【００２１】そのため、給湯器２８内の水は、吸気弁２９と水抜栓３２の逆止弁５３間の落差により地中に排出されるとともに、水抜栓１４の逆止弁体３６がＯリング４３に係止されて下流側逆止弁座３５から離脱しているため、排水口１５から吸引口１０を通ってタンク３内に吸い込まれる。同時に、可撓管２４内の水も蛇口を開いた順にヘッダ−２２を通ってタンク３内に吸い込まれる。そのとき、一緒に吸い込まれた配管内の空気は、空気吐き出し口１１から排気される。
【００２２】一方、給湯器２８内の湯も同様に吸気弁２９’から吸気しながら湯用のヘッダ−２３を通り、水抜栓１４の逆止弁体３６’がＯリング４２に係止されて下流側逆止弁座３５’から離脱しているため、排水口１５から吸引口１０を通ってタンク３内に吸い込まれる。同時に、可撓管２５内の湯も蛇口を開いた順にヘッダ−２３を通ってタンク３内に吸い込まれる。
【００２３】あらかじめ制御ボックス１９内に内蔵されたタイマ−により設定された、配管内の湯水をタンク３内に吸い込むに充分な時間経過後に電動吸引装置１は作動を停止するが、それと同時に、タンク３内のバキュ−ムが解消され、球弁８がクリップ７に着座し、タンク３内に溜められた湯水は水抜孔５を通って排水管１３へと排出される。
【００２４】次に通水状態にするときは、まず、水抜栓１４が閉作動を始め、排水弁３７が下降して図３の状態に復帰する。さらにその後で、水抜栓３２が閉作動を始め、ピストン５５が下降し、先ず環状パッキン５７がシリンダ５０に密着した後で環状パッキン５８がシリンダ５１から離脱し、図４の状態に復帰する。
【００２５】つまり、水抜栓３２、１４および電動駆動装置１は、制御ボックス１９内の回路の指令によりシ−ケンス制御されているわけであるが、これは水抜栓３２の流入口４６からの水を直接、水抜栓１４の排水口１５、タンク３を通って排水管１３に排出しないためと、水抜栓３２からの給水圧力と電動駆動装置１のバキュ−ム力により、水抜栓１４の排水弁３７のＯリング４２、４３が溝から離脱する、いわゆるブロ−アウトを防止するためのものであり、必ずしも必須の構成要件ではない。
【００２６】例えば、水抜栓３２と１４が同時に作動しても、水抜栓１４のＯリング４２、４３がシリンダ３９、４０から離脱する前に、水抜栓３２の環状パッキン５８がシリンダ５１に密着して、流入口４６からの水を遮断すれば問題ないわけであるし、水抜栓１４と同時に、あるいは水抜栓１４より早く電動駆動装置１を作動させても、バキュ−ムによるＯリング４２、４３のブロ−アウトがなければ、それでも構わない。
【００２７】電動吸引装置１の作動時は、水抜栓３２の環状パッキン５７はシリンダ５０から離脱しているため、水抜栓１４、水用のヘッダ−２２を介して、水抜栓３２の逆止弁５３にもバキュ−ムが作用しており、もし、逆止弁５３が正常に作動していないときは、弁箱４５内に地中の汚水が吸引される恐れがある。
【００２８】そのため、水抜栓３２を、環状パッキン５８がシリンダ５１に密着して流入口４６の水を遮断し、しかも、環状パッキン５７がシリンダ５０から離脱しない、中立状態（止水状態）で止めておき、電動吸引装置１の作動終了後、ピストン５５をさらに上昇させて環状パッキン５７をシリンダ５０から離脱させ、排水状態にする、シ−ケンス制御させるようにしても良い。
【００２９】水抜栓１４には、上流側逆止弁座３４、３４’、下流側逆止弁座３５、３５’をもうけ、万一Ｏリング４２が破損したようなときにも、湯水が混合しないように、二重に安全装置をもうけているが、これはどちらか一方の逆止弁座を省略することもできる。
【００３０】また、水抜栓１４に、排水時に通電して、弁体を上昇させ、弁体に押圧されて逆止弁体が逆止弁座から離脱して排水させる、Ｏリング４１、４２、４３を省略し、それぞれの逆止弁体を止水弁として同一軸心上に位置させた、電磁弁構造を有せしめても良く、構造の単純な、コストの安い水抜栓を提供することが可能になる。なお、流入口、流出口を有する市販の常時閉の２ポ−ト電磁弁を水と湯の配管から分岐して２個使用し、それぞれの流出口をタンク１側からの配管に接続しても良く、このときは、２個の電磁弁が水抜栓１４となり、２個の流出口が排水口１５となる。
【００３１】さらに、水抜栓３２の上方部に水抜栓１４を位置させたような、排水口１５を上方に横向きに突出させてもうけた構造の水抜栓を使用すれば、操作ボックス１６、３１のいずれかを省略することができ、コスト低減をはかれる。この時は、パイプ４４内を流水路とする、いわゆる一本立ちの水抜栓にすれば、水抜栓３２から水用のヘッダ−２２に至る立上管も省略でき、 例えば、湯まで抜く必要がないというような場合に最も効果的である。また、駆動ボックス３１のの下方に、湯用のヘッダ−２３、水用のヘッダ−２２を、間に密封、離脱可能なパッキンを介して高低差をもうけて一体に形成することも可能であり、一層のコスト低減がはかれる。なお、逆止弁体３６、３６’は省略しても良く、そのときは勿論、各逆止弁座は必要なくなる。
【００３２】なお、上記２個の水抜栓を一体にしたものにあっては、図４において、地下排水口４８を閉塞し、シリンダ４９、環状パッキン５６を省略し、図３の入水口２０も省略して、水抜き時においては、水は流出口４７を通ってパイプ４４からタンク３内に吸い上げるようにしても良い。
【００３３】以上、電動式あるいは電磁式の水抜栓について説明してきたが、操作は複雑になるが、手動式の水抜栓にし、電動吸引装置１を単独でスイッチ操作するようにすることもできる。この時には、負圧発生部とタンク３を分離し、タンク３と水抜栓の排水口１５を接続し、タンク３の上端部からパイプを室内に立ち上げ、常時はパイプ上端に蓋をしておき、水抜き時は、水抜栓を水抜き操作した後で上記蓋を取り、家庭にある電気掃除機の吸い込み口を上記パイプに填め込み、一定時間作動させて可撓管内の水をタンク３内に吸引し、吸引後は水抜孔５から負圧作動弁９を通って排水パイプ１３に自動排出させればよい。勿論この時には、電気掃除機に水が入り込まないよう、タンク内の最大貯留水位と電気掃除機の吸い込み口との間に、一定の距離をもうけるか、上述した浮き弁のようなものをもうける必要がある。この場合は、タンクと負圧発生部を分離した電動吸引装置１ということができる。
【００３４】操作はさらに複雑になるが、電気掃除機を作動させた後で、上記パイプからタンク内に、風呂の水を洗濯機に吸引する時使用するような水中ポンプを落とし込み、あるいはあらかじめ設置しておき、タンク３内に溜まった水を吸い上げて排出するようにすれば、水抜孔５、負圧作動弁９を省略でき、特に、排水パイプ１３をもうける必要がなくなるため、それだけコストの低減にはなる。あらかじめ水中ポンプを設置しておいた場合には、タンクに一定の水がたまれば電気掃除機の作動中であっても排水させても構わない。
【００３５】電動吸引装置１として、タンク３を有しない、市販の水中ポンプを使用した場合は、水抜栓１４を排水状態にして排水ポンプに水が満たされた状態にしてから、スイッチを入れ、排水ポンプを起動させればよいように思えるが、ヘッダ−から末端の蛇口に至る水平配管の最も短い可撓管、あるいは、最初に蛇口を開いた部分の可撓管内の水が吸い込まれた後で、今度は空気を吸い込んでいくため、ポンプの回転羽根部に空気が絡み、水と空気の粘性の相違により、その後の水の吸引が行われなくなるという問題を有しているため、実質上、そのままでは使用は困難である。
【００３６】しかし、本発明においては、水はタンク３にため、空気は空気吐出口１１から排気する、回転羽根部に水が接しない、タンク直付けの業務用乾湿両用集塵機のような、あるいは、家庭用の電気掃除機を使用した場合のように、タンクと負圧発生部を分離したようなものにあっても、空気と水をともに吸い込むのに、上記のような問題は発生せず、また、交差配管のように上がり下がり部分が生じても、考えられる通常の床転がし配管程度では、電動吸引装置に一定の吸い込み能力さえあれば、可撓管内が閉塞されるような水残りは生ぜず、従って、凍結により、再通水が不可能になるという事故も生じない。
【００３７】
【発明の効果】上述したように本発明においては、水抜栓を操作するとともに、タンクを有する電動吸引装置を一定時間作動させて、配管内の空気と湯水をともに一旦タンク内に吸い込み、その後でタンク内の水を水抜孔から排出するか、ポンプで汲み上げるかしてタンク内を空にすることにより、従来の分岐配管であろうと、ヘッダ−配管であろうと、確実に配管内の水抜きができ、そのため、水残りを考慮して配管が制約されるようなこともなく、門型配管においても吸気弁を省略することができ、ランニングコストがかからず、操作も容易に行い得る水道配管の凍結防止装置を提供できるものである。
【出願人】 【識別番号】０００１４３００８
【氏名又は名称】株式会社光合金製作所
【識別番号】０００２４１９４６
【氏名又は名称】積水化学北海道株式会社
【出願日】 平成１２年３月２日（２０００．３．２）
【代理人】
【公開番号】 特開２００１−２４８１８８（Ｐ２００１−２４８１８８Ａ）
【公開日】 平成１３年９月１４日（２００１．９．１４）
【出願番号】 特願２０００−５６６８０（Ｐ２０００−５６６８０）