JPH0610379A - Frost damage prevention device - Google Patents
Frost damage prevention deviceInfo
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- JPH0610379A JPH0610379A JP19135092A JP19135092A JPH0610379A JP H0610379 A JPH0610379 A JP H0610379A JP 19135092 A JP19135092 A JP 19135092A JP 19135092 A JP19135092 A JP 19135092A JP H0610379 A JPH0610379 A JP H0610379A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、寒冷地等における水道
管およびそれに付随した設備等の、水を含む液体ないし
流体を利用する設備の凍結・破損を有効に防止すること
が可能な凍害防止装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to frost damage prevention which can effectively prevent freezing / damage of equipment using a liquid or fluid containing water, such as water pipes and associated equipment in cold regions. Regarding the device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】水は、氷点以下に温度が下がると氷に変
わり、その体積が約１．１倍に増加する。したがって、
水道管のような閉塞系で水（ないしは水を含む液体）が
凍ると、このように増加した体積の逃げ場がなくなるた
め、この体積増加が水道管あるいはそれに付随した設備
等を破損する場合がある。これがいわゆる凍害である。2. Description of the Related Art Water turns into ice when its temperature drops below the freezing point, and its volume increases about 1.1 times. Therefore,
When water (or a liquid containing water) freezes in a closed system such as a water pipe, there is no escape area for this increased volume, and this increase in volume may damage the water pipe or the equipment associated with it. . This is what is called frost damage.
【０００３】従来、この凍害を防止する手段として、気
温が氷点以下に下がることが予測される際には、水道管
およびその付随設備中の水をあらかじめ抜いておく方
法；水を水道管内で流し放しにする方法；電気あるいは
ガスなどの熱源を用いて常時、水道管内の水温を氷点よ
り高く維持する方法；など、様々な手段が用いられてき
た。Conventionally, as a means for preventing this frost damage, when the temperature is expected to drop below the freezing point, the water in the water pipe and its associated equipment is drained in advance; Various methods have been used, such as a method of leaving it free; a method of constantly maintaining the water temperature in the water pipe above the freezing point by using a heat source such as electricity or gas.
【０００４】しかしながら、「あらかじめ水を抜く方
法」は手間がかかり、且つ、再度使用する場合に継水が
必要であること；水道管中の水を流し放しにする方法は
非常に不経済であること；また電気あるいはガスなどの
熱源を用いる方法は不経済であるばかりでなく、発火あ
るいはガス漏れの可能性等のより重大な危険が避け難い
という欠点を有していた。特に、季節によって気温が氷
点より高くあるいは低く変動するような場所、ないしは
日内で気温が氷点より高くあるいは低く変動するような
場所では、上記した従来の方法は非常に煩雑であるのみ
ならず、経済性にも乏しかった。However, the "preliminary method of draining water" is time-consuming and requires re-use water when it is reused; the method of draining the water in the water pipe is very uneconomical. Moreover, the method of using a heat source such as electricity or gas is not only uneconomical, but also has a drawback that a more serious danger such as a possibility of ignition or gas leakage is unavoidable. In particular, in the place where the temperature fluctuates above or below freezing depending on the season, or in the place where the temperature fluctuates above or below freezing during the day, the above conventional method is not only very complicated, but also economical. He was also poor in sex.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、簡
便、経済的しかも安全に凍害を防止することが可能な凍
害防止装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a frost damage prevention device which is simple, economical and safe to prevent frost damage.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明者は鋭意研究の結
果、水の氷点近くにマルテンサイト変態温度を有する形
状記憶合金を用い、その形状記憶効果を利用してバルブ
の開閉を行うことが、水を含む液体ないし流体を利用す
る閉塞系ないし閉鎖系の凍害防止に極めて効果的なこと
を見出した。As a result of earnest research, the present inventor has found that a shape memory alloy having a martensitic transformation temperature near the freezing point of water can be used to open and close a valve by utilizing the shape memory effect. , It has been found to be extremely effective in preventing frost damage in a closed system or a closed system using a liquid or fluid containing water.
【０００７】本発明の凍害防止装置はこのような知見に
基くものであり、水の氷点近辺にマルテンサイト変態温
度を有する形状記憶合金を用いたばねを含み、且つ、該
形状記憶合金ばねの形状記憶効果に基づき、水の氷点以
下の温度で開口するバルブ（弁）を、少なくとも一構成
要素とすることを特徴とするものである。更に、本発明
によれば、水の氷点近辺にマルテンサイト変態温度を有
する形状記憶合金を用いたばねを含み、且つ、該形状記
憶合金ばねの形状記憶効果に基づき、水の氷点以下の温
度で開口する第一バルブ（弁）と；水の氷点近辺にマル
テンサイト変態温度を有する形状記憶合金を用いたばね
を含み、且つ、該形状記憶合金ばねの形状記憶効果に基
づき、水の氷点以下の温度で閉鎖する第二バルブ（弁）
とを少なくとも含むことを特徴とする凍害防止装置が提
供される。The frost damage prevention device of the present invention is based on such knowledge and includes a spring using a shape memory alloy having a martensitic transformation temperature near the freezing point of water, and the shape memory alloy has a shape memory. Based on the effect, at least one component is a valve that opens at a temperature below the freezing point of water. Further, according to the present invention, a spring using a shape memory alloy having a martensitic transformation temperature near the freezing point of water is included, and based on the shape memory effect of the shape memory alloy spring, the opening occurs at a temperature below the freezing point of water. A first valve (valve) that includes a spring using a shape memory alloy having a martensitic transformation temperature near the freezing point of water, and at a temperature below the freezing point of water based on the shape memory effect of the shape memory alloy spring. Second valve to close
There is provided a frost damage prevention device comprising at least
【０００８】本発明の好ましい一態様によれば、ステン
レススチールなどの通常の（形状記憶合金以外の）金属
から成るコイルばねと、ニッケル・チタン合金などの形
状記憶合金から成るコイルばねとの組合せに基づく開閉
コントロールを可能としたバルブ（弁）を少なくとも一
構成要素とする凍害防止装置が提供される。このような
ニッケルとチタンとから成る形状記憶合金は、優れた形
状記憶性と耐腐食性を有するために、本発明の凍害防止
装置において特に好ましく用いられる。According to a preferred aspect of the present invention, there is provided a combination of a coil spring made of a normal metal (other than a shape memory alloy) such as stainless steel and a coil spring made of a shape memory alloy such as a nickel-titanium alloy. Provided is a frost damage prevention device including at least one component of a valve capable of opening / closing control based on the above. Such a shape memory alloy composed of nickel and titanium has excellent shape memory properties and corrosion resistance, and is therefore particularly preferably used in the frost damage prevention device of the present invention.
【０００９】以下、必要に応じて図面を参照しつつ本発
明を更に具体的に説明する。 （形状記憶合金）本発明において、「形状記憶合金」と
は、そのマルテンサイト変態温度より低い温度領域にお
いて、変形ひずみを与えるような荷重を付与した後、マ
ルテンサイト変態温度以上の高い温度の環境下に戻すと
元の形状を回復する性質（形状記憶特性）を有する合金
をいう。Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to the drawings as necessary. (Shape memory alloy) In the present invention, the "shape memory alloy" means, in a temperature region lower than the martensite transformation temperature, after applying a load that gives a deformation strain, an environment of a high temperature of the martensite transformation temperature or higher. An alloy having the property of recovering the original shape when returned to the lower side (shape memory characteristic).
【００１０】ある種の金属ないし合金を高温のオーステ
ナイト相（Ａ相）から冷却して、ある特定の温度（Ｍｓ
点、マルテンサイト変態開始点）を通過させると、マル
テンサイト変態（以下「Ｍ変態」という。）してＡ相か
らマルテンサイト相（Ｍ相）になる。このＭ相を加熱し
て、Ｍ相がＡ相への逆変態を終了する温度（Ａｆ点、冷
却時のＭｓ点よりも若干高温側にある）以上にすると、
再びＡ相に戻る。このＡｆ点を、本発明においてはマル
テンサイト変態温度（Ｍ変態温度）という（このＭ変態
温度については、例えば「チタン・ジルコニウム」Ｖｏ
ｌ．３０、Ｎｏ．４、１８５ｐ（１９８２年）を参照す
ることができる）。本発明においては、上記したＭ変態
温度が水の氷点である０℃付近、より具体的には−１℃
〜＋４℃（より好ましくは０℃〜＋４℃）の範囲にある
ことが好ましい。Some metals or alloys are cooled from a high temperature austenite phase (A phase) at a specific temperature (Ms).
When passing the point, the martensite transformation start point, the martensite transformation (hereinafter referred to as “M transformation”) is performed and the A phase is changed to the martensite phase (M phase). When the M phase is heated to a temperature at which the M phase completes the reverse transformation to the A phase (Af point, which is slightly higher than the Ms point during cooling),
Return to phase A again. In the present invention, this Af point is called martensitic transformation temperature (M transformation temperature) (for this M transformation temperature, for example, "titanium-zirconium" Vo is used.
l. 30, No. 4, 185p (1982)). In the present invention, the above-mentioned M transformation temperature is around 0 ° C, which is the freezing point of water, and more specifically, -1 ° C.
It is preferably in the range of + 4 ° C (more preferably 0 ° C to + 4 ° C).
【００１１】本発明においては、上述したような形状記
憶機能を発現する形状記憶合金を特に制限なく用いるこ
とができるが、水等の流体による腐食に起因する有害金
属の溶出が実質的に生じない合金が好ましく用いられ、
より具体的には、Ｔｉ−Ｎｉ、Ｎｉ−Ａｌ等の合金が好
ましく用いられる。Ｔｉ−Ｎｉ合金においては、Ｎｉの
組成比は４８〜５１ａｔ（原子）％程度が好ましく、更
には４９〜５１ａｔ％（特に４９〜５０ａｔ％）である
ことが好ましい。In the present invention, the shape memory alloy exhibiting the above-mentioned shape memory function can be used without any particular limitation, but the elution of harmful metals due to corrosion by a fluid such as water does not substantially occur. Alloys are preferably used,
More specifically, alloys such as Ti-Ni and Ni-Al are preferably used. In the Ti-Ni alloy, the composition ratio of Ni is preferably about 48 to 51 at% (atomic)%, and more preferably 49 to 51 at% (particularly 49 to 50 at%).
【００１２】本発明においては、上述したようにＡｆ点
が０℃に近い形状記憶合金ばねを用いているため、温度
が水の氷点より高い場合と水の氷点より低い場合とで、
上記形状記憶合金ばねの応力特性は変化する。本発明に
おいては、このような特殊なばねの応力の変化を利用し
て、バルブの開閉を行うことができる。In the present invention, as described above, since the shape memory alloy spring whose Af point is close to 0 ° C. is used, depending on whether the temperature is higher than the freezing point of water or lower than the freezing point of water,
The stress characteristics of the shape memory alloy spring change. In the present invention, the valve can be opened and closed by utilizing such a change in the stress of the special spring.
【００１３】以下、実施例により、本発明を更に具体的
に説明する。The present invention will be described in more detail with reference to the following examples.
【００１４】[0014]
【実施例】通常の（形状記憶合金以外の）金属の応力−
ひずみ曲線は、弾性限界内であれば、通常、直線状を示
す。したがって、該金属から得られるばね（例えばコイ
ルばね）の荷重−たわみ曲線は、図１の一点鎖線に示す
ように直線状であり、該ばねの剛性率やばね定数は一義
的に決定可能である。[Example] Stress of normal metal (other than shape memory alloy)-
If the strain curve is within the elastic limit, it usually shows a linear shape. Therefore, the load-deflection curve of a spring (for example, a coil spring) obtained from the metal is linear as shown by the one-dot chain line in FIG. 1, and the rigidity rate and spring constant of the spring can be uniquely determined. .
【００１５】一方、形状記憶合金製ばねの場合には、応
力−ひずみ曲線は通常は非線型であり、該合金からなる
コイルばねの荷重−たわみ曲線は、図１の実線に示すよ
うに、通常は非線型になる。したがって、剛性率やばね
定数は一定とはならない（例えば、鈴木雄一、工業材
料；３１，７２ｐ．参照）。On the other hand, in the case of a shape memory alloy spring, the stress-strain curve is usually non-linear, and the load-deflection curve of the coil spring made of the alloy is usually as shown by the solid line in FIG. Becomes non-linear. Therefore, the rigidity and the spring constant are not constant (see, for example, Yuichi Suzuki, Industrial Materials; 31 , 72 p.).
【００１６】図２に、ステンレススチール等からなる通
常の金属製ばねと本発明の形状記憶合金製ばねとを組合
せた本発明のバルブ（弁）の好ましい一態様の模式断面
図を示す。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a preferred embodiment of the valve of the present invention in which a normal metal spring made of stainless steel or the like and the shape memory alloy spring of the present invention are combined.
【００１７】図２（Ａ）は、気温が氷点より低い温度に
ある場合の本実施例のバルブの状態を示す。図２（Ａ）
を参照して、通常の（形状記憶合金でない）金属からな
る第１ばね１と、形状記憶合金からなる第２ばね２との
バランスに基づいて、弁棒３が保持されている。後述す
るように、通常の金属からなる第１ばね１に基づく力
（Ｐ1 ）が、形状記憶金属ばね２に基づく力（ＰT<0 ）
より大きいように（Ｐ1＞ＰT<0 ）に設定することによ
り、弁先４は弁座５に非接触の状態に保持される（弁は
開口している）。FIG. 2A shows the state of the valve of this embodiment when the air temperature is below the freezing point. Figure 2 (A)
Referring to, the valve rod 3 is held based on the balance between the first spring 1 made of a normal metal (not a shape memory alloy) and the second spring 2 made of a shape memory alloy. As will be described later, the force (P 1 ) based on the first spring 1 made of normal metal is equal to the force (P T <0 ) based on the shape memory metal spring 2.
By setting (P 1 > P T <0 ) so as to be larger, the valve tip 4 is held in a non-contact state with the valve seat 5 (the valve is open).
【００１８】より具体的には、気温が氷点より低い場
合、図１に示すように通常の金属製ばね１のたわみをＬ
1 に設定してＰ1 の力を発生させ、他方、形状記憶合金
製ばね２のたわみをＬT<0 に設定しＰT<0 の力を発生さ
せＰ1 ＞ＰT<0 に設定することによって、図２（Ａ）に
示すように、気温が氷点より低い場合に、バルブが開い
た状態が実現される。More specifically, when the temperature is lower than the freezing point, the deflection of the ordinary metal spring 1 is changed to L as shown in FIG.
1 to generate a force of P 1 is set to the other, to set the deflection of the shape memory alloy spring 2 to L T <0 set to P 1 to generate a force of P T <0> P T < 0 As a result, as shown in FIG. 2A, when the temperature is lower than the freezing point, the valve is opened.
【００１９】一方、気温が氷点より高く上昇すると、上
記形状記憶合金製ばね２においては、上述したような形
状記憶性に基き、たわみが図１に示すようにＬT>0 に変
形する。一方、形状記憶合金製ばね２の、温度上昇によ
るたわみの変化量△Ｌ＝ＬT>0−ＬT<0 と同等のたわみ
変化量（△Ｌ）が、通常の金属製ばね１にもたらされる
ため、通常の金属製ばね１に発生する力は、図１に示す
ようにＰ1 からＰ2 に変化する。一方、形状記憶合金製
ばね２のたわみが△Ｌ変化したことによって発生する力
は、図１に示すようにＰT>0 となる。On the other hand, when the temperature rises above the freezing point, the shape memory alloy spring 2 is deformed to L T> 0 as shown in FIG. 1 based on the shape memory property as described above. On the other hand, a deflection change amount (ΔL) equivalent to the deflection change amount ΔL = LT > 0- LT <0 of the shape memory alloy spring 2 due to temperature rise is brought to the normal metal spring 1. Therefore, the force generated in the normal metal spring 1 changes from P 1 to P 2 as shown in FIG. On the other hand, the force generated by the change in the deflection of the shape memory alloy spring 2 by ΔL is P T> 0 as shown in FIG.
【００２０】ここで、図１に示すようにＰT>0 ＞Ｐ2 の
ように設定することにより、図２（Ｂ）に示すように弁
先４が弁座５に接触し、バルブの閉鎖が実現される。こ
のような本実施例においては、氷点を境にして温度を上
下させることによって、形状記憶合金ばね２と通常の金
属ばね１との力のバランスのコントロールを反復実施す
ることが可能となるため、上記バルブの開口、閉鎖動作
をくり返し実施することが可能である。By setting P T> 0 > P 2 as shown in FIG. 1, the valve tip 4 comes into contact with the valve seat 5 as shown in FIG. 2 (B), and the valve is closed. Is realized. In this embodiment, since the temperature of the shape memory alloy spring 2 and the ordinary metal spring 1 can be repeatedly controlled by raising and lowering the temperature at the freezing point as a boundary, It is possible to repeatedly perform the opening and closing operations of the valve.
【００２１】本発明の凍害防止装置を、例えば水道管等
の流体供給用ないし移送用通路に連結して、いわゆる
「安全バルブ」として使用することにより、温度が氷点
以下に下がった際には上記バルブが自動的に開口して、
水道管等の流体供給／移送用通路中の水（水を含む液体
ないし流体であって、水の氷点付近で凍結するものを含
む）の凍結による体積増加に相当する部分の水が自動的
に排出され、凍害を防止することができる。また、気温
が氷点より高く上がった際には、上記バルブが自動的に
閉鎖するため、上記水道管等の流体供給／移送用通路の
通常の使用が可能である。By using the frost damage prevention device of the present invention as a so-called "safety valve" by connecting it to a passage for supplying or transferring a fluid such as a water pipe, when the temperature falls below the freezing point, The valve opens automatically,
A portion of water corresponding to a volume increase due to freezing of water (including liquid or fluid containing water, which freezes near the freezing point of water) in a fluid supply / transfer passage such as a water pipe is automatically It is discharged and can prevent frost damage. Further, when the temperature rises above the freezing point, the valve is automatically closed, so that the fluid supply / transfer passage such as the water pipe can be normally used.
【００２２】図３に、本発明の凍害防止装置の他の態様
（配管例）を示す。図３を参照して、水の氷点以下の温
度で開口する第一バルブ（安全バルブとして機能する）
１１と、水の氷点以下の温度で閉鎖する第二バルブ（元
栓バルブとして機能する）１２とからなる本発明の凍害
防止装置１３の一方の側には、配管１４を介して、水道
１４等の流体供給系が接続され、該凍害防止装置１３の
他方の側には、配管１４を介して、給湯器１６等の流体
消費系が接続されている。FIG. 3 shows another embodiment (piping example) of the frost damage prevention apparatus of the present invention. Referring to FIG. 3, the first valve that opens at a temperature below the freezing point of water (functions as a safety valve)
11 and a second valve (functioning as a main valve) 12 that closes at a temperature below the freezing point of water, one side of which is a frost damage prevention device 13 of the present invention. A fluid supply system is connected, and a fluid consumption system such as a water heater 16 is connected to the other side of the frost damage prevention device 13 via a pipe 14.
【００２３】上記安全バルブ１１の構成は、上記図２に
示したものと同様である。他方、上記元栓バルブ１２の
構成の好ましい一例の模式断面図を図４に示す。この図
４においては、通常の金属（ステンレス等）からなる第
１ばね１と、形状記憶合金からなる第２ばね２との配置
が、図２における構成とは反対（すなわち、弁先４側に
通常の金属ばね１が配置され、弁棒３側に形状記憶ばね
２が配置されている）他は、図２における構成と同様で
ある。The structure of the safety valve 11 is the same as that shown in FIG. On the other hand, a schematic sectional view of a preferred example of the configuration of the main valve 12 is shown in FIG. In FIG. 4, the arrangement of the first spring 1 made of a normal metal (stainless steel or the like) and the second spring 2 made of a shape memory alloy is opposite to the arrangement in FIG. 2 (that is, on the valve tip 4 side). The ordinary metal spring 1 is arranged, and the shape memory spring 2 is arranged on the valve rod 3 side), except that the configuration is the same as in FIG.
【００２４】このような図４の元栓バルブ１２において
は、図１に示すように通常の金属製ばね１のたわみをＬ
1 に設定してＰ1 の力を発生させ、他方、形状記憶合金
製ばね２のたわみをＬT<0 に設定しＰT<0 の力を発生さ
せＰ1 ＞ＰT<0 に設定することによって、図４（Ａ）に
示すように、気温が氷点より低い場合には、弁先４が弁
座５に接触した状態となり、バルブ１２が閉じた状態が
実現される。In the main valve 12 of FIG. 4 as described above, as shown in FIG.
1 to generate a force of P 1 is set to the other, to set the deflection of the shape memory alloy spring 2 to L T <0 set to P 1 to generate a force of P T <0> P T < 0 As a result, as shown in FIG. 4A, when the air temperature is lower than the freezing point, the valve tip 4 comes into contact with the valve seat 5 and the valve 12 is closed.
【００２５】一方、気温が氷点より高くなると、上記形
状記憶合金製ばね２においては、上述したような形状記
憶性に基き、たわみが図１に示すようにＬT>0 に変形す
る。一方、形状記憶合金製ばね２の、温度上昇によるた
わみの変化量△Ｌ＝ＬT>0 −ＬT<0 と同等のたわみ変化
量（△Ｌ）が、通常の金属製ばね１にもたらされるた
め、通常の金属製ばね１に発生する力は、図１に示すよ
うにＰ1 からＰ2 に変化する。一方、形状記憶合金製ば
ね２のたわみが△Ｌ変化したことによって発生する力
は、図１に示すようにＰT>0 となる。On the other hand, when the temperature rises above the freezing point, in the shape memory alloy spring 2, the deflection is deformed to LT> 0 as shown in FIG. 1 based on the shape memory property as described above. On the other hand, a deflection change amount (ΔL) equivalent to the deflection change amount ΔL = LT > 0- LT <0 of the shape memory alloy spring 2 due to temperature rise is brought to the normal metal spring 1. Therefore, the force generated in the normal metal spring 1 changes from P 1 to P 2 as shown in FIG. On the other hand, the force generated by the change in the deflection of the shape memory alloy spring 2 by ΔL is P T> 0 as shown in FIG.
【００２６】ここで、図１に示すようにＰT>0 ＞Ｐ2 の
ように設定することにより、図４（Ｂ）に示すように、
弁先４が弁座５に非接触となり、バルブ１２が開いた状
態が実現される。このような元栓バルブにおいては、氷
点を境にして温度を上下させることによって、形状記憶
合金ばね２と通常の金属ばね１との力のバランスのコン
トロールを反復実施することが可能となるため、図２に
示した安全バルブ１１と同様に、上記元栓バルブ１２の
開口、閉鎖動作をくり返し実施することが可能である。Here, by setting as P T> 0 > P 2 as shown in FIG. 1, as shown in FIG.
The valve tip 4 is not in contact with the valve seat 5, and the valve 12 is opened. In such a main valve, it is possible to repeatedly control the balance of forces between the shape memory alloy spring 2 and the normal metal spring 1 by raising and lowering the temperature at the freezing point as a boundary. Similar to the safety valve 11 shown in FIG. 2, the opening and closing operations of the main valve 12 can be repeated.
【００２７】本発明の凍害防止装置（図３）を、例えば
水道管等の流体供給用ないし移送用通路、及び給湯器等
の流体消費系に連結することにより、温度が氷点以下に
下がった際には、上記元栓バルブ１２が自動的に閉鎖し
て流体の供給がストップするとともに、安全バルブ１１
が自動的に開口して、水道管等の流体供給／移送用通路
１４中の水（水を含む液体ないし流体であって、水の氷
点付近で凍結するものを含む）の凍結による体積増加に
相当する部分の水が自動的に安全バルブ１１から排出さ
れ、凍害を防止することができる。また、気温が氷点よ
り高く上がった際には、上記安全バルブ１１が自動的に
閉鎖するとともに、元栓バルブが自動的に開口するた
め、上記給湯器等の流体消費系の通常の使用が可能とな
る。When the frost damage prevention apparatus of the present invention (FIG. 3) is connected to a fluid supply or transfer passage such as a water pipe and a fluid consuming system such as a water heater, when the temperature drops below the freezing point. The main valve 12 is automatically closed to stop the fluid supply, and the safety valve 11
Automatically opens to increase the volume due to freezing of water (including liquid or fluid containing water, which freezes near the freezing point of water) in the fluid supply / transfer passage 14 such as a water pipe. Water of a corresponding portion is automatically discharged from the safety valve 11 and frost damage can be prevented. Further, when the temperature rises above the freezing point, the safety valve 11 is automatically closed and the main valve is automatically opened, which enables normal use of the fluid consumption system such as the water heater. Become.
【００２８】図３に示す態様において、本発明の凍害防
止装置１３は、給湯器１６の近傍に配置されることが好
ましい。このように本発明の凍害防止装置１３を給湯器
１６の近傍に配置することは、該給湯器１６の使用中の
（凍害防止装置１３周辺の温度が０℃以下となることに
起因する）安全バルブ１１及び元栓バルブ１２の不用意
な作動（誤作動）を防止する点から好ましい。In the embodiment shown in FIG. 3, the frost damage prevention device 13 of the present invention is preferably arranged near the water heater 16. As described above, arranging the frost damage prevention device 13 of the present invention near the water heater 16 is safe while the water heater 16 is in use (because the temperature around the frost damage prevention device 13 becomes 0 ° C. or lower). It is preferable in terms of preventing inadvertent operation (malfunction) of the valve 11 and the main valve 12.
【００２９】図５に、図３の態様の変形例を示す。この
図５においては、必要に応じて、本発明の凍害防止装置
１３（元栓バルブ１２側）の水道１５側に手動バルブ１
７が配置され、及び／又は安全バルブ１１の配管１４側
に手動バルブ１８が配置された以外は、図３の態様と同
様である。FIG. 5 shows a modification of the embodiment shown in FIG. In FIG. 5, if necessary, the manual valve 1 is provided on the water supply 15 side of the frost damage prevention device 13 (main valve 12 side) of the present invention.
7 and / or the manual valve 18 is arranged on the pipe 14 side of the safety valve 11 and is similar to the embodiment of FIG.
【００３０】上記（安全バルブ１１側の）手動バルブ１
８を配置することには、給湯器１６の使用中の（凍害防
止装置１３周辺の温度が０℃以下となることに起因す
る）安全バルブ１１の不用意な作動（例えば、給湯器１
６使用中における安全バルブ１１の開口）による不都合
を防止する点から好ましい。この手動バルブ１８を配置
した図５の態様においては、安全バルブ１１の作動が予
想される場合（すなわち、気温が０℃以下になることが
予想される場合）に、該手動バルブ１８を開けておくこ
とが必要となるが、このような場合でも、「予め配管１
４中の水を抜いておく必要はない」という本発明のメリ
ットは保持される。Manual valve 1 (on the side of the safety valve 11)
In order to arrange 8, the careless operation of the safety valve 11 during use of the water heater 16 (due to the temperature around the frost damage prevention device 13 becoming 0 ° C. or less) (for example, the water heater 1
6) It is preferable from the viewpoint of preventing inconvenience due to opening of the safety valve 11 during use. In the embodiment of FIG. 5 in which the manual valve 18 is arranged, when the operation of the safety valve 11 is expected (that is, when the temperature is expected to be 0 ° C. or less), the manual valve 18 is opened. It is necessary to keep it, but even in such a case, "Pipe 1
It is not necessary to drain the water in 4 ”, and the advantage of the present invention is retained.
【００３１】一方、上記元栓側の手動バルブ１７を配置
することは、必要な場合の水道１４からの流体供給スト
ップを、手動で確実なものできる点から好ましい（この
手動バルブ１７を配置する態様においては、形状記憶合
金を用いた元栓バルブ１２が省略可能となる）。この手
動バルブ１７を配置した図５の態様においては、気温が
０℃以下になることが予想される場合に、該手動バルブ
１７を閉じておくことが必要となるが、このような場合
でも、「予め配管１４中の水を抜いておく必要はない」
という本発明のメリットが保持されることは、上記手動
バルブ１８の場合と同様である。On the other hand, it is preferable to dispose the manual valve 17 on the main tap side because it is possible to manually and surely stop the fluid supply from the water supply 14 when necessary (in the mode in which the manual valve 17 is disposed). The main valve 12 made of a shape memory alloy can be omitted). In the embodiment of FIG. 5 in which the manual valve 17 is arranged, it is necessary to close the manual valve 17 when the temperature is expected to be 0 ° C. or lower, but even in such a case, "It is not necessary to drain the water in the pipe 14 in advance."
That the advantage of the present invention is maintained is the same as in the case of the manual valve 18 described above.
【００３２】上述した図２及び図４に示す安全バルブ１
１及び元栓バルブ１２においては、逆変態による元の形
状への復帰により「短くなる」（Ａ相への逆変態により
「縮む」）性質を有する形状記憶合金ばね２を用いた場
合について説明したが、元の形状（逆変態後の形状）が
逆変態前の形状よりも長い（すなわち、気温が高くなる
とＡ相への逆変態により「伸びる」）形状記憶合金ばね
２を用いることも可能である。The safety valve 1 shown in FIGS. 2 and 4 described above.
In 1 and the main plug valve 12, the case where the shape memory alloy spring 2 having the property of "shortening"("contracting" by the reverse transformation to the A phase) by the return to the original shape by the reverse transformation is used has been described. It is also possible to use the shape memory alloy spring 2 in which the original shape (the shape after the reverse transformation) is longer than the shape before the reverse transformation (that is, “extends” due to the reverse transformation to the A phase when the temperature rises). .
【００３３】このような形状記憶合金ばね２を用いた場
合、例えば、図２に示す（通常金属ばね１および形状記
憶合金ばね２からなる）構成を有するバルブにおいて
は、気温が氷点より高い場合に、（Ａ）の状態（開口状
態）となり、気温が氷点より低い場合に、（Ｂ）の状態
（閉鎖状態）となる。すなわち、このような変形例にお
いては、図２のばね構成を有するバルブは「元栓バルブ
１２」として使用可能であり、反対に、図４のばね構成
を有するバルブは「安全バルブ１１」として使用可能で
ある。When such a shape memory alloy spring 2 is used, for example, in a valve having the configuration shown in FIG. 2 (which is usually composed of the metal spring 1 and the shape memory alloy spring 2), when the temperature is higher than the freezing point. , (A) state (open state), and when the air temperature is lower than the freezing point, (B) state (closed state). That is, in such a modified example, the valve having the spring configuration of FIG. 2 can be used as the “main valve 12”, and conversely, the valve having the spring configuration of FIG. 4 can be used as the “safety valve 11”. Is.
【００３４】本発明においては、図２及び図４に示した
バネ、弁先、弁座、弁棒等の形状はあくまで例示であ
り、本発明の範囲はこれによって限定されない。本発明
においては、水の氷点近傍にＭ変態温度を有する合金の
形状記憶特性（あるいは該合金からなるバネと通常の金
属からなるバネとの組合せによる力のバランス）に基づ
き、氷点を境とした気温の上下による弁先−弁座の接触
／非接触コントロールが可能である限り、バネ、弁先、
弁座、及び／又は弁棒等の形状は適宜変更が可能であ
る。In the present invention, the shapes of the spring, valve tip, valve seat, valve rod and the like shown in FIGS. 2 and 4 are merely examples, and the scope of the present invention is not limited to these. In the present invention, based on the shape memory characteristics of an alloy having an M transformation temperature near the freezing point of water (or the balance of forces due to the combination of a spring made of the alloy and a spring made of ordinary metal), the freezing point is taken as the boundary. As long as contact / non-contact control of the valve tip-valve seat depending on the temperature rise and fall is possible, the spring, valve tip,
The shape of the valve seat and / or the valve stem and the like can be changed as appropriate.
【００３５】[0035]
【発明の効果】上述したように本発明によれば、実質的
に電気・ガス等のエネルギーを用いることなく、簡便・
安全・経済的に、しかも確実に凍害を防止することが可
能な凍害防止装置が提供される。As described above, according to the present invention, it is easy to use without using energy such as electricity and gas.
(EN) Provided is a frost damage prevention device that can prevent frost damage safely and economically.
【図１】形状記憶合金ばねおよび通常の金属ばねについ
て、荷重−たわみの曲線の一例を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing an example of a load-deflection curve for a shape memory alloy spring and an ordinary metal spring.
【図２】形状記憶合金ばね２と通常の金属ばね１とに基
づく力のバランスにより開口／閉鎖が可能な本発明の
（安全）バルブの一態様を示す部分模式断面図である。FIG. 2 is a partial schematic cross-sectional view showing one embodiment of a (safety) valve of the present invention that can be opened / closed by a balance of forces based on a shape memory alloy spring 2 and a normal metal spring 1.
【図３】水の氷点以下の温度で開口する第一バルブ（安
全バルブ）１１と、水の氷点以下の温度で閉鎖する第二
バルブ（元栓バルブ）１２とを含む態様の本発明の凍害
防止装置を示す模式図である。FIG. 3 is a frost damage prevention feature of the present invention, which includes a first valve (safety valve) 11 that opens at a temperature below the freezing point of water, and a second valve (main valve) 12 that closes at a temperature below the freezing point of water. It is a schematic diagram which shows an apparatus.
【図４】形状記憶合金ばね２と通常の金属ばね１とに基
づく力のバランスにより開口／閉鎖が可能な本発明の
（元栓）バルブの一態様を示す部分模式断面図である。FIG. 4 is a partial schematic cross-sectional view showing one embodiment of the (main stopper) valve of the present invention that can be opened / closed by the balance of forces based on the shape memory alloy spring 2 and the normal metal spring 1.
【図５】水の氷点以下の温度で開口する第一バルブ（安
全バルブ）１１と、水の氷点以下の温度で閉鎖する第二
バルブ（元栓バルブ）１２と、手動バルブ１７、１８と
を含む態様の本発明の凍害防止装置を示す模式図であ
る。FIG. 5 includes a first valve (safety valve) 11 that opens at a temperature below the freezing point of water, a second valve (main valve) 12 that closes at a temperature below the freezing point of water, and manual valves 17 and 18. It is a schematic diagram which shows the frost damage prevention apparatus of this invention of an aspect.
１ 通常の金属製ばね ２ 形状記憶合金製ばね ３ 弁棒 ４ 弁先 ５ 弁座 １１ 安全バルブ １２ 元栓バルブ 1 Normal metal spring 2 Shape memory alloy spring 3 Valve rod 4 Valve tip 5 Valve seat 11 Safety valve 12 Main valve
Claims (6)
を有する形状記憶合金を用いたばねを含み、且つ、該形
状記憶合金ばねの形状記憶効果に基づき、水の氷点以下
の温度で開口するバルブ（弁）を少なくとも一構成要素
とすることを特徴とする凍害防止装置。1. A valve including a spring using a shape memory alloy having a martensitic transformation temperature near the freezing point of water, and opening at a temperature below the freezing point of water based on the shape memory effect of the shape memory alloy spring ( A frost damage prevention device characterized by comprising a valve) as at least one component.
とチタンとを含有する合金であることを特徴とする請求
項１記載の凍害防止装置。2. The frost damage prevention device according to claim 1, wherein the shape memory alloy is an alloy containing at least nickel and titanium.
ステンレススチール製ばねとを含み、且つ、上記の両者
のばねのバランスに基づき開閉するバルブであることを
特徴とする請求項１記載の凍害防止装置。3. The frost damage according to claim 1, wherein the valve is a valve that includes the shape memory alloy spring and the stainless steel spring and that opens and closes based on a balance between the two springs. Prevention device.
を有する形状記憶合金を用いたばねを含み、且つ、該形
状記憶合金ばねの形状記憶効果に基づき、水の氷点以下
の温度で開口する第一バルブ（弁）と；水の氷点近辺に
マルテンサイト変態温度を有する形状記憶合金を用いた
ばねを含み、且つ、該形状記憶合金ばねの形状記憶効果
に基づき、水の氷点以下の温度で閉鎖する第二バルブ
（弁）とを少なくとも含むことを特徴とする凍害防止装
置。4. A first spring including a shape memory alloy having a martensitic transformation temperature near the freezing point of water, and opening at a temperature below the freezing point of water based on the shape memory effect of the shape memory alloy spring. A valve (valve); including a spring using a shape memory alloy having a martensitic transformation temperature near the freezing point of water, and closing at a temperature below the freezing point of water based on the shape memory effect of the shape memory alloy spring A frost damage prevention device comprising at least two valves.
る形状記憶合金が、少なくともニッケルとチタンとを含
有する合金であることを特徴とする請求項４記載の凍害
防止装置。5. The frost damage prevention device according to claim 4, wherein the shape memory alloy forming the first valve and the second valve is an alloy containing at least nickel and titanium.
有し、且つ、前記第二バルブが、上記第一バルブより流
体供給側に配置されていることを特徴とする請求項４記
載の凍害防止装置。6. The frost damage according to claim 4, wherein the first valve has a function as a safety valve, and the second valve is arranged on the fluid supply side of the first valve. Prevention device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19135092A JPH0610379A (en) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | Frost damage prevention device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19135092A JPH0610379A (en) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | Frost damage prevention device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0610379A true JPH0610379A (en) | 1994-01-18 |
Family
ID=16273117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19135092A Pending JPH0610379A (en) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | Frost damage prevention device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0610379A (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010083841A (en) * | 2001-07-04 | 2001-09-03 | 이정훈 | Frost proof faucet |
| KR20010100119A (en) * | 2001-10-05 | 2001-11-14 | 이정훈 | Frost proof faucet |
| KR20020026319A (en) * | 2002-03-04 | 2002-04-09 | 이정주 | Water Saving Freeze Protection Water Meter |
| KR20020062602A (en) * | 2002-03-04 | 2002-07-26 | 이정주 | Frost proof faucet |
| US20100224267A1 (en) * | 2005-08-14 | 2010-09-09 | Joseph Flomenblit | Temperature responsive valve |
| KR102187342B1 (en) * | 2019-09-03 | 2020-12-04 | (주)삼익브리즈 | Relief valve for preventing frost |
| WO2021033842A1 (en) * | 2019-08-21 | 2021-02-25 | 에쓰엠팹 주식회사 | Freeze protection valve capable of controlling discharge flow rate according to temperature |
-
1992
- 1992-06-26 JP JP19135092A patent/JPH0610379A/en active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010083841A (en) * | 2001-07-04 | 2001-09-03 | 이정훈 | Frost proof faucet |
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| US20100224267A1 (en) * | 2005-08-14 | 2010-09-09 | Joseph Flomenblit | Temperature responsive valve |
| WO2021033842A1 (en) * | 2019-08-21 | 2021-02-25 | 에쓰엠팹 주식회사 | Freeze protection valve capable of controlling discharge flow rate according to temperature |
| KR102187342B1 (en) * | 2019-09-03 | 2020-12-04 | (주)삼익브리즈 | Relief valve for preventing frost |
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