ボールコック

ボールコック（ボールタップまたはフロートバルブとも呼ばれる）は、水洗トイレなどに見られるようなタンクに水を満たし、あふれや（水圧が低い場合の）逆流を防ぐための機構または機械である。現代のボールコックは、メキシコの司祭であり科学者であったホセ・アントニオ・デ・アルサテ・イ・ラミレスによって発明され、1790年に「メキシコ文学」でその装置について説明されている。^{[1]ボールコック装置は、1797年に}エドマンド・カートライトによって蒸気機関での使用のために特許を取得した。^{[2] [3]}

これは、タンクの上部近くに取り付けられたレバーによって中空の密閉フロートに接続されたバルブで構成されています。フロートは多くの場合球形であるため、ボールコックと呼ばれます。バルブは入ってくる水源に接続されており、端にフロートが取り付けられたレバーによって開閉されます。水位が上昇すると、フロートも一緒に上昇します。事前に設定されたレベルまで上昇すると、メカニズムによってレバーがバルブを閉じ、水の流れを止めます。これは、負のフィードバックと比例制御の例です。

タンク式水洗トイレ （イギリス式、シスタン）のハンドルを回すと、ロッドまたはチェーンによって排水機構が作動します。この機構はフラッパー バルブである可能性があり、これは水よりもゆっくりと沈むように設計されており、水が下の便器に排出され、タンクが空になります。タンクの水位が下がると、フロートが下降して給水バルブを作動させます。タンクに水が供給されて供給量が補充され、少量の水がオーバーフロー チューブに送られて便器が再び満たされます。フラッパー バルブが閉じると、給水バルブからの水の流れは、タンクの水位が再び給水ラインに達するまで続きます。

排出プロセスの終わりに近づくと、ボールコックが水位の低下に反応してタンクに水を補充します。フロートまたはバルブが故障して水位が満水線を超えると、水はオーバーフロー チューブに流れ込み、ボウル (フラッパー バルブ タイプの場合) または外部排水口 (サイフォン タイプの場合) に排出されます。これによって水の浪費がなくなるわけではありませんが、単一点バルブの故障後に発生する浸水は防止できます。通常、充填バルブはボールコック シャンクワッシャーで固定され、供給ラインからの漏れを防止します。

トイレのボールコックは長い間真鍮製で、後にプラスチック製になったが、1957年にFluidmasterの創設者アドルフ・シェーペが開発したフロートカップに取って代わられた。これはタンクの給水弁と一体化しているため、場所を取らない。その後の革新であるフロートレス給水弁は、薄型で低流量のトイレタンク用に設計されており、入口弁を制御するためにフロートの代わりに圧力感知ダイヤフラム機構を使用している。^[4]遅延弁は、水位が低いレベルまで下がるまで給水を遅らせ、給水の短時間サイクルを回避している。

この「アンチサイフォン」排出機構は、以前のサイフォン（英：syphon）バルブと​​は対照的です。この設計では、回転レバーに取り付けられたボールコックが、給水口を密閉するワッシャーが取り付けられたプランジャーステムを開閉します。作動すると、サイフォンが形成され、トイレに落ちる水の重さを利用してタンクからさらに水を吸い上げ、タンク内の水が入口の取水口より下に落ちてサイフォンが壊れるまでタンクを空にし続けます。^[5]

• ボールコックバルブの紹介
• US 2837111、Mueller、Paul G.、「ボールコックバルブ機構」、1955 年 1 月 6 日発行、1958 年 6 月 3 日発行 、ヒステリシスの問題。「現在一般的に使用されているようなフラッシュタンクバルブは、タンク内の水位が上昇する中でフロートの動きに抵抗する水源からの水圧に抗して閉じられます。このため、バルブが完全に閉じた位置に到達する前にバルブの動きが遅くなったり遅れたりし、それに応じて、水圧が十分にある状態でわずかに開いたバルブから水が排出されるため、不快なシューという音が発生します。この遅れた動作は、タンクへの水の供給が遅くなり、最終的に水位が上昇してフロートがバルブを完全に閉じる効果を発揮するまで続きます。従来のフロート制御バルブのこの動作により、バルブが完全に閉じない状態が頻繁に発生し、その結果、バルブから水が継続的に漏れ、水が無駄になります。」
• US 418162、Cahill、WJ、「ボールコック」、1889 年 10 月 2 日公開、1889 年 12 月 31 日発行 、ヒステリシス問題。