CN1237237C - 防冻装置 - Google Patents

Abstract

一种防冻装置，包括：一端部与送水配管相连接的筒形的主体、被同心地固定在主体的内部并在该送水配管侧的端部形成有阀口的套管、被形成在主体的内面和套管的外面之间、封闭与送水配管侧相反的一侧的端部且在内部贮存有水的圆筒状的工作室、具有可自由滑动地封闭工作室的送水配管侧的端部的密封部并通过工作室内的水凝固时的体积膨胀作用而相对主体及套管沿轴方向滑动、打开阀口的阀体、和通过阀体的开阀动作将送水配管内部的水从阀口通过套管的内侧排出到外部的排水通路。由于不是在主体而是在构成工作室内壁的套管的送水配管侧的端部形成阀口，所以不存在阀体滑动部，即使排水的一部分结冻也不会对阀体的开阀动作有不良影响。

Description

防冻装置

技术领域

本发明涉及一种防止自来水管道等送水配管内的水结冻的防冻装置。

背景技术

以前，提出了一种不使用温度传感器等，而利用水的物理性质就能可靠地防止水管道的结冻的防冻装置(特开平8-28732号公报)。图7表示该防冻装置的一实例。

在图中，40是送水配管，41是与送水配管40相连接的主体，42是同心地固定在主体41内部的套管。在主体41和套管42之间形成有圆筒状的工作室43。阀体44，包括可自由滑动地封闭工作室43的上端部的密封部44a、和开关主体41上所形成的阀口45的阀部44b。

若由于外界气温的下降而使工作室43内的水凝固，则通过体积膨胀作用顶起阀体44打开阀口45。由于通过该阀体44的开阀动作使送水配管40内的水通过套管42中的排水通路46，故该水的潜势热经套管42来溶化工作室43内的冰。这样，工作室43的体积变小，可使阀体44关闭。即，因为通过在排水通路46内流动的水的潜势热使工作室43内的冰溶解，所以即使在寒冷时期也可在短时间内关闭阀体44，达到节约水。

上述结构的防冻装置，因将阀口45形成在主体41内部的缘故，而主体41由接头部41a和缸体部41b两个部件所构成，阀体44也由2个部件所构成。即，被支撑在阀口45上面的阀部44b、和在工作室43内滑动的密封部44a被上下分开。一体形成在密封部44a上的轴部44c贯通阀口45，在其上端螺合着阀部44b。这样，存在着主体41及阀体44的结构变得复杂，在组装作业上费工夫，并且导致成本上升的问题。

另外，在阀体44打开阀口45时，送水配管40的水通过阀口45、设在轴部44c上的排水孔、及套管42中而进行排出。但是，一部分排水会积留在阀口45的下游侧，例如，积留在阀体44的轴部44c和阀口45之间、或阀体44和套管42之间。因为该部分开放在大气中，所以，积留的水结冻，会阻碍阀体44顺利地进行开阀动作。

发明内容

所以，本发明目的在于提供一种结构简化、易于组装、并且即使一部分排水结冻，也不会给开阀动作带来障碍的防冻装置。

为了实现上述目的，本发明提供一种防冻装置，该防冻装置特征在于，包括：一端部与送水配管相连接的筒形的主体、被同心地固定在所述主体的内部并在该送水配管侧的端部形成有阀口的套管、被形成在所述主体的内面和套管的外面之间并且内部贮存有水的圆筒状的工作室、一端部具有可自由滑动地封闭所述工作室的送水配管侧的端部的圆筒状的密封部，而另一端部具有开关所述阀口的阀部，并通过工作室内的水凝固时的体积膨胀作用相对所述主体及套管沿轴方向滑动来打开所述阀口的阀体、和通过所述阀体的开阀动作将送水配管内部的水从所述阀口通过套管的内侧排出到外部的排水通路。

若由工作室的水凝固产生体积膨胀，则对封闭工作室一端侧的阀体沿轴方向进行按压。通过该阀体的轴方向的移动来打开阀口，将送水配管内部的水从阀口通过套管内侧排出到外部。

若将送水配管内部的水通过排水通路排出到外部，则该水所具有的潜势热经阀体、主体或套管传至工作室，来溶化工作室内部的冰。这样，工作室的容积变小，阀体通过送水配管的水压或弹簧力等自动地进行闭阀。

因为工作室形成在为固定部件的主体和套管之间，阀体可自由滑动地封闭其一端侧，所以水凝固时的体积膨胀压力对阀体仅沿轴方向进行作用，使阀体可顺利地沿轴方向移动，能实现灵敏的开阀动作。

阀口不被形成在主体上，而被形成在构成工作室的内壁的套管的送水配管侧的端部。这样，阀口打开时，水仅仅从阀口通过套管中排出。即，因为在阀口下游侧的排水路径上不存在阀体的滑动部，所以即使一部分排水在套管中冻结，也不会给阀体的开阀动作带来不良影响。

另外，因为阀口被形成在套管的送水配管侧端部，所以无需如在主体上形成阀口的情况那样将主体加工成复杂的结构，也可用1个部件来构成。这样，结构简单可小型化。

本发明之2所述的防冻装置，最好是将阀体形成为与所述套管的送水配管侧的端部相嵌合的略呈盖状，阀部的内侧面上安装有开关阀口的阀垫片，在所述阀部和密封部的中间，设有使阀体的内外周相连通的连通孔。

这样，因为如果将阀体形成为与套管的端部相嵌合的略呈盖状，则可用一体部件构成密封部和阀部，所以结构变简单，可进一步小型化。另外，由于阀体的组装也只嵌合在套管的端部即可，故组装作业变得容易。

本发明之3所述的防冻装置，最好是在所述主体上形成使所述送水配管的内部和所述工作室的与送水配管侧相反的一侧的端部相连通、且比工作室先结冻而进行封闭的流入通路。

工作室内有必要始终充满着水，但若因某种原因进入空气，则即使水结冻也仅仅是空气被压缩，而不能打开阀体。在此，由于设有从送水配管向工作室供给水的流入通路，故可始终用水充满工作室。

流入通路必须比工作室先结冻而进行封闭，另外，在排水时流入通路的冰没有溶化为好。因为若工作室先结冻，则其体积膨胀的部分也可经流入通路排出，所以不用打开阀体。另外，因为若排水时流入通路的冰先溶化，则工作室的体积膨胀压力经流入通路转移，在工作室的冰溶化前就关闭阀体。因为流入通路，使送水配管的内部和工作室的与送水配管侧相反的一侧的端部相连通，所以流入通路比工作室先结冻，且在排水时可使流入通路的冰溶化的时间比工作室的冰溶化的时间晚。

同时，流入通路，也可一体设在主体的侧壁上，或也可使用细管将送水配管和工作室在主体的外部进行连接。

本发明之4所述的防冻装置，最好是在主体的侧壁上，安装可自由开关通气孔的通气阀。

如上所述，在设有连接送水配管和工作室的流入通路的情况下，由于有时会在工作室内残留空气，空气是可压缩流体，故使阀体的开阀动作延缓。在此，若设置本发明之4所述的通气孔及通气阀，则在打开通气阀时，由于工作室的内压下降，故送水配管内的水通过流入通路从下侧(与送水配管侧相反的一侧的端部)导入工作室。随之，工作室内的水通过通气孔被排出，但由于同时积留在工作室的上部(送水配管侧)的空气也随水一起排出，故可有效地排出工作室的残留空气。

本发明之5所述的防冻装置，阀体，通过在送水配管内流动的水的水压，来对阀部沿关闭阀口的方向进行按压。这样，工作室的冰一溶化，阀部就迅速地关闭阀口，能防止水白白地排出。

本发明之6所述的防冻装置，设有使阀部沿关闭阀口的方向按压阀体的弹簧，则即使是因某种原因阀体难以沿关阀方向动作的情况，也可通过在送水配管中流动的水的水压和弹簧的弹力的合力，使阀体可靠地关闭阀口。

附图说明

图1是表示本发明的防冻装置的实施例1的整体剖视图。

图2是图1的B-B剖视图。

图3是阀体的立体图。

图4是图1的主要部分的放大图。

图5是动作时的图1的主要部分放大图。

图6是本发明的防冻装置的实施例2的剖视图。

图7是现行的防冻装置的剖视图。

具体实施方式

图1～图5是表示本发明的防冻装置A的一实施例。

在自来水管道等送水配管1的途中连接T形联轴节2，在该联轴节2的下部连接口2a上连接有防冻装置A的圆筒形主体3。配管1、联轴节2及主体3通过锥形螺纹1a、2b、3a进行螺合，而实现相互间的密封。

在被***联轴节2的连接口2a内的主体3的上端开口部处，通过锁环4安装有弹簧支架5。弹簧支架5支撑着使后述的阀体20趋向于闭阀方向的回动弹簧27的一端，在其中心部形成有用于调整阀体20打开时的流量的小孔5a。

在主体3的上端开口部附近，形成有向外侧鼓出的阀室3b，该阀室3b通过弹簧支架5的小孔5a与送水配管1的内部相连通。在阀室3b内有设在阀体20顶部上的阀部24。在主体3内部，从下方***有略圆筒形的套筒10，被设在套管10的下端部的外法兰盘10a，通过与被形成在主体3的下端部内面上的内法兰盘3c的下面相对接来进行定位。在主体3的下端部螺合着锁紧螺母16，通过该锁紧螺母16、经树脂制的软管接头17的法兰盘而使套管10的法兰盘10a抵压主体3的内法兰盘3c的下面。据此，套管10被同心固定在主体3内部。

在主体3的内面和套管10的外面之间，形成有内部贮存水的圆筒状的工作室6。工作室6的下端侧(与送水配管侧相反的一侧)，通过安装在套管10的外法兰盘10a的外圆周上的O形圈等密封件11来进行密闭。在主体3的内法兰盘3c和套管10的外法兰盘10a之间形成有小的环状空间13，环状空间13和工作室6，通过上下贯通内法兰盘3c的第2流入孔14进行连通。环状空间13通过流入通路7与主体3的阀室3b相连通。流入通路7被形成在与主体3的外壁部一体形成的、沿轴方向延伸的凸条部8(参照图2)的内部。在该实施例中，流入通路7形成有对于凸条部8沿轴方向相贯通的贯通孔，将其下端用固定螺栓15进行封闭，并且在环状空间13和贯通孔之间形成有倾斜的第1流入孔19。

套管10的上端部延伸到主体3的阀室3a，在该上端形成有稍微缩小了直径的阀口12。如图3所示，在上述套管10的上端部，沿轴方向自由移动地嵌合着盖状的阀体20。在阀体20的下端部，一体形成有对工作室6的上端侧进行密封的圆筒形的密封部21。在密封部21的内外周，安装有与套管10的外周面相接触的O形圈等密封件22、和与主体3的内周面相接触的密封件23。在阀体20的上端部，设有圆筒状的阀部24，在该阀部24的内部顶面处，安装有开关上述阀口12的阀垫片25。在阀体20的阀部24和密封部21之间，设有连通外周面和内周面的连通孔26，阀室3b内的水通过该连通孔26始终被导至套管10(阀口12)的外周面。在该实施例中，由于阀口12比套管10的直径稍小，故在阀部24的内周面和阀口12的外周面之间形成有环状空间9(参照图4)，在该环状空间9中通过连通孔26导入水。在阀体20的阀部24上面和弹簧支架5之间，配置有对阀体20向下方施力并将垫片25抵在阀口12上用的回动弹簧27。在该实施例中，把回动弹簧27的弹簧负载设定得较低，例如，即使防冻装置A相对送水配管1沿倾斜方向进行安装时，阀体20也能起到对阀口12稳定安装地支撑作用。

在该实施例中，因为阀口12被形成在套管10的上端，所以可将盖状的阀体20自主体3的上端开口部***，并只与套管10的上端部相嵌合来进行组装，组装变得简单。另外，因为无需在主体3上形成阀口，所以主体3的结构变得简化，其结果，具有可分别用1个部件来构成阀体20及主体3、使阀体20及主体3小型化的优点。

在套管10的内部，插接着树脂制排水管(排水通路)29。在阀体20打开阀口6时，送水配管1内的水通过阀室3b、连通孔25、阀口12，经***接在套管10的内部的排水管29、软管接头17排出到外部。从而，由排水管29及软管接头17形成排水通路。排水管29及软管接头17，在排出送水配管1内水时，可防止水滴结冰附着在套管10的内面上，最好用聚四氟乙烯树脂等导热性差的树脂材料形成。这样，排水时水的潜势热难以传至套管10，但如后述，仅工作室6内的水溶化就进行闭阀，所以几乎没有由排水管29产生的影响。同时，根据需要，也可对排水管29进行省略或比图示的设定得短，而使排水沿套管10的内面流动。

主体3最好用如黄铜那样的热传率高的材料形成。这样，在外界气温降低时，流入通路7和工作室6内的水的潜势热自构成外壁的主体3的外表面扩散，使流入通路7和工作油室6内的水迅速地凝固。而且，由于工作室6由薄壁的圆筒状空间构成，故相对于容积的与主体3的接触面积大，可迅速地对外界气温进行反应。

另一方面，阀体20最好用比主体3热传导率低的材料(例如，不锈钢)形成。即，当阀体20也与主体3相同用热传导率高的材料形成时，阀室3b内部的水的潜势热通过阀体20传至工作室6，有可能使工作室6的水的凝固延缓。反之，如果将阀体20用与主体3相比热传导率低的材料形成，则从阀室3b经阀体20传至工作室6的热量变少，可使工作室6内的水迅速地凝固。

另外，套管10也可用比主体3热传导率低的材料(例如，不锈钢)形成。其原因是由于，抑制构成工作室6内壁的套管10内侧的空气层的热传至工作室6，可防止延缓工作室6内的水的凝固。但套管10也可与主体3相同地用热传导率高的材料来形成是不言而喻的。

在位于上述工作室6上部的主体3的侧壁上，形成有内侧端部与阀体20的密封部21的外周面相通、外侧端部与外部相通的通气孔30。在通气孔30的外侧端部上形成有母螺纹31，该母螺纹31上螺合着可自由开关通气孔30的通气阀32。在通气阀32上形成有将流至通气孔30中的水排出到外部的排出孔33。在通气阀32的前端部，安装有密封通气孔30的密封件(O形圈)34。

由于一打开通气阀32，工作室6内的压力就下降，故送水配管1内的水通过阀室3b、流入通路7，从下方导入工作室6。随之，工作室6内的水，从阀体20的外周面与主体3的间隙，经通气孔30及通气阀32的排出孔33排出，但，同时积留在工作室6上部的空气也随水一起排出。由于空气是可压缩的流体，故若在工作室6内会残留少量的空气，这样会使阀体20的开阀动作明显延缓，但如上所述，因为流入通路7与工作室6的最下部相连通，通气孔30与工作室6的最上部相连通，所以可有效地排出工作室6的残留空气。

下面，对上述构成的防冻装置A的工作过程进行说明。

若外界气温降至零度以下，则流入通路7及工作室6内的水的潜势热经主体3被放出，流入通路7的水首先结冻，然后工作室6内的水再开始凝固。特别地，由于阀室3b内部的水的潜势热的影响，故工作室6内与靠近阀室3b的上部相比，下部侧凝固得快。若工作室6内的水开始凝固，则因为流入通路7已经结冻被封闭，所以通过工作室6的水凝固时的体积膨胀，顶起阀体20，打开阀口12(参照图5)。这样，送水配管1内的水通过阀室3b、阀口12、排水管29排出到外部。其结果，可促进送水配管1内的水的流动来防止送水配管1的结冻，并且被排出的水的潜势热经主体3、阀体20或套管10传导至工作室6，而使工作室6内的冰溶化。其结果，使工作室6的体积缩小，阀体20通过送水配管1的水压及弹簧27的弹力而被压下，自动地进行闭阀。以后，重复上述的动作。

在上述开阀动作中，因为阀体20被配置在工作室6的上端侧，仅承受由工作室6的体积膨胀产生的轴方向力，所以阀体20的轴方向移动非常顺利。这样，只要工作室6中的水开始凝固成冰絮状就可进行开阀，对外界气温的下降反应灵敏，能可靠地防止送水配管1等及其他配管的结冻。另外，在打开阀口12进行排水时，因为通过排水的潜势热迅速地溶化工作室6内的絮状的冰，所以不会将多余的水白白排出，而关闭阀门来节约水。

如上所述，由于阀口12被形成在构成工作室6的内壁的套管10的上端部，故在打开阀口12时，阀室3b内的水仅仅通过阀口12排出。即，通过阀口12的水不经过阀体20和主体3的间隙、或阀体20和套管10的间隙就被排出。在小型的防冻装置中，因为套管10的内径变小，所以有一部分排水积留在排水管29内，排水管29开放在大气中，所以积留的排水有可能结冰。但是，在阀口12的下游侧的排水管29中，因为不存在阀体20的滑动部，所以即使积留的排水在排水管29中结冰，也完全不给阀体20的开阀动作带来不良影响。

同时，因在排水管29内结成的冰，若打开阀口12使送出配管1的水流入，则瞬间就会溶化，所以没有问题。另外，由于使用聚四氟乙烯树脂等摩擦系数小的材料来作为排水管29，故通过开阀时的压力差也可排出冰。

阀口12的上游侧(阀室3b、连通孔26、环状空间9)，因为与供水配管1相连通，且由具有一定压力的水充满，所以不会结冻。

图6是表示本发明的防冻装置的另外的实施例。

在图1的实施例中，将流入通路7形成在与主体3的外壁部一体形成的凸条部8的内部，但，在该实施例中，通过连接另设的管18来形成流入通路7。流入管18，因为有必要使内部的水比工作室6结冻迅速，所以最好用薄壁且导热性好的金属管来构成。在这种情况下，因为流入管18的整个外周露出在外界气体中，所以能迅速进行结冻。

在本实施例中，使用平板状垫片来作为安装在通气阀32上的密封件34。

在图1的实施例中，由于使环状空间13和工作室6的下端部相连通，故在内法兰盘3c上形成有第2流入孔14，但在本实施例中，通过套管10的外周面和内法兰盘3c的内周面之间的间隙来进行连通。

本发明的防冻装置A，并不限于安装在图1所示的送水配管1的途中的情况，而可安装在所有的部位上。例如，也可安装在配管末端部的供水栓附近，或安装在供水器的配管上。

在上述实施例中，将防冻装置A的主体3由一体结构部件构成，但也可与特开平8-28732号公报相同的由多个部件构成。例如，如果将与联轴节2相螺合的接头部分用其他部件构成，则即使是联轴节2的连接口的直径不同的情况，也仅仅进行更换接头就可简单地进行对应。

在上述实施例中，出示了流入通路7首先结冻被封闭后，工作室6的水再凝固，使阀体20动作的实例，但也可采用在流入通路7上设置单向阀，即使流入通路7不先结冻，也可防止由工作室6的水的凝固而产生的膨胀压力转移至流入通路7中。

Claims (4)

1.一种防冻装置，其特征在于，包括：

一端部与送水配管(1)相连接的筒形的主体(3)、

被同心地固定在所述主体(3)的内部，并在该送水配管侧的端部形成有阀口(12)的套管(10)、

被形成在所述主体(3)的内面和套管(10)的外面之间，内部贮存留水的圆筒状的工作室(6)、

一端部具有可自由滑动地封闭所述工作室(6)的送水配管侧的端部的圆筒状的密封部(21)，而另一端部具有开关所述阀口(12)的阀部(24)，通过工作室(6)内的水凝固时的体积膨胀作用而相对所述主体(3)及套管(10)沿轴方向滑动，来打开所述阀口(12)的阀体(20)、和

通过所述阀体(20)的开阀动作，而将送水配管(1)内部的水从所述阀口(12)通过套管(10)的内侧排出到外部的排水通路(29)，

所述阀体(20)，被形成为与所述套管(10)的送水配管侧的端部相嵌合的略盖状，

在所述阀部(24)的内侧面上安装有开关所述阀口(12)的阀垫片(25)，

在所述阀部(24)和密封部(21)的中间处，设有使阀体(20)的内外周相连通的连通孔(26)，

在所述主体(3)上形成有使所述送水配管(1)的内部和所述工作室(6)的与送水配管侧相反的一侧的端部相连通、且比工作室(6)先结冻而进行封闭的流入通路(7)。

2.如权利要求1所述的防冻装置，其特征在于：在位于所述工作室(6)的送水配管侧的端部侧的主体(3)的侧壁上，形成有内侧端部与和阀体20的密封部(21)的外周面相对向的位置相通，外侧端部与外部相通的通气孔(30)，

可自由开关所述通气孔(30)的通气阀(32)被安装在主体(3)上。

3.如权利要求1所述的防冻装置，其特征在于：所述阀体(20)，通过在送水配管(1)内流动的水的水压，对阀部(24)沿关闭阀口(12)的方向进行按压。

4.如权利要求1所述的防冻装置，其特征在于：设有使所述阀部(24)沿关闭阀口(12)的方向按压阀体(20)的弹簧(27)。

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