


蛇口(または水栓、蛇口:使用上のバリエーションを参照)は、流体の放出を制御するバルブです。
浴槽、シンク、洗面器用の水は、エドワード・クライムズが1845年にロザーハムで発明した温水と冷水の高圧蛇口を別々に使用して供給することができます。 [ 3 ]この方式は、特に公共の洗面所や洗濯室などの古い設備でよく見られます。キッチンや浴室では、混合水栓がよく使われます。この場合、2つのバルブからの温水と冷水は出口に到達する前に混合され、温水と冷水の供給温度の間の任意の温度で水が出てくるようになります。混合水栓は、ニューブランズウィック州セントジョンのトーマス・キャンベルによって発明され、1880年に特許を取得しました。[ 4 ]

浴槽やシャワー用の混合栓には、温水と冷水の混合比率が給水管の圧力の一時的な変化に影響されないように、圧力バランス調整機能が組み込まれていることがよくあります。これにより、トイレの洗浄など、他の給水負荷が発生した際に、やけどや不快な冷たさを感じるのを防ぐことができます。 ミキサー水栓は、2つの独立したバルブではなく、1つの複雑なバルブを1つのハンドルで操作するタイプが一般的です(シングルハンドルミキサー)。ハンドルを上下に動かすことで水量を、左右に動かすことで水温を調節します。特に浴槽やシャワー用としては、内蔵サーモスタットで温度調節を行うサーモスタット式混合弁が最新モデルとして採用されており、機械式と電子式があります。また、水温をカラーLEDで表示するタイプの水栓もあります。
2本のパイプが設置されている場合、温水蛇口には通常赤い表示があり、冷水蛇口には通常青または緑の表示があります。米国では、蛇口に「H」または「C」のラベルが付いていることもよくあります。ロマンス語圏の国では、温水には「C」、冷水には「F」の文字が使用されます(フランス語の「chaud」/イタリア語の「caldo」/スペイン語の「caliente」(熱い)と、フランス語の「froid」/イタリア語の「freddo」/スペイン語の「frio」(冷たい)に由来)。ポルトガル語では、Q(「quente」、熱い)とFを使用します。これは、英語圏の訪問者にとって混乱を招く可能性があります。混合栓には、どちら側から温水と冷水が出るかを示す赤と青のストライプまたは矢印が付いている場合があります。
ほとんどの国では、温水と冷水の蛇口の配置に標準的な基準があります。例えば、米国をはじめとする多くの国では、建築基準法の規定により、温水蛇口は左側に設置されています。しかし、この基準を無視した設置例も数多く存在します(配管工の間では「交差接続」と呼ばれています)。一部のシングルバルブ混合栓は、配管が正しく行われていても、組み立てミスによって温水と冷水が混ざってしまうことがあります。
米国では、アメリカ障害者法によって蛇口に関する要件が定められており、例えば、操作に必要な力が5ポンド未満であること、使用者が手首をひねる必要がないことなどが規定されている。[ 5 ]

家庭の蛇口のハンドルはほとんどの場合、ネジでバルブシャフトに固定されていますが、多くの商業施設や工業施設では、「ルーズキー」、「ウォーターキー」、「シルコックキー」と呼ばれる取り外し可能なキーが取り付けられています。このキーは、四角い突起と四角い先端のキーで水をオンオフします。「ルーズキー」は、いたずら者が水を出し入れするのを防ぐために取り外すことができます。 「ルーズキー」が発明される前は、家主や管理人が蛇口のハンドルを取り外して、バルブシャフトのギアと噛み合うようにするのが一般的でした。この歯と歯車のシステムは、現代の蛇口のほとんどで今でも使用されています。「ルーズキー」は、通行人が使用できないように、家の外にも設置されていることがあります。
蛇口は通常、「回転式蛇口コネクタ」を介して給水管に接続されます。このコネクタは、はんだ付けまたは圧縮継手を使用して給水管の端に取り付けられ、浴槽、洗面器、またはシンクの下に垂れ下がる蛇口のねじ付き「テール」にねじ込むための大きなナットが付いています。コネクタと蛇口テールの間には、ファイバーワッシャー(濡れると膨張してシールを助ける)が使用されます。蛇口テールの直径は通常、シンク用が1/2インチ または 12 mm 、浴槽用が3/4インチまたは 19 mm ですが、ヨーロッパ大陸では 3/8 インチ (インチ) サイズが使用されることもあります。ボールコックにも同じ接続方法が使用されます。
「タップ」という用語は、重力式か加圧式かを問わず、樽から生ビールを注ぐために使用されるバルブを指すのに広く用いられている。

ガスタップは、住宅、商業施設、実験室などで燃料ガス(天然ガス、石炭ガス、合成ガスなど)の放出量を大まかに制御するために使用される、特殊な形状のボールバルブです。すべてのボールバルブと同様に、開いているときはハンドルがガス管と平行になり、閉じているときは垂直になるため、状態を視覚的に容易に確認できます。
水道やガスの蛇口には流量調整機能があります。ゲートバルブはより段階的な流量調整が可能で、ボールバルブはより粗い流量調整が可能で、通常はオンオフの用途に使用されます。バルブのノブやレバーを回すと、バルブアセンブリ内の制御装置の開口部が変化するため、流量が調整されます。どの角度で開いても、結果としてチョークフローが発生します。その流量は、パイプ内の流体やガスの粘度や温度とは無関係で、供給圧力にはほとんど依存しないため、流量は設定値で安定します。中間流量設定では、ベンチュリ効果によりバルブの絞り部分の圧力がほぼゼロまで低下します。水道の蛇口では、このため、水が絞り部分を通過する際に室温で一時的に沸騰します。冷たい水蒸気の泡が絞り部分で形成され、崩壊し、おなじみのシューという音が発生します 。非常に低い流量設定では、水の粘度が重要になり、圧力降下(およびシューという音)はなくなります。最大流量設定では、パイプ内の抵抗が重要になり、水は再び静かになります。

最初のねじ込み式蛇口機構は、1845年にロザラムの真鍮鋳造業者であるゲスト・アンド・クライムズによって特許取得され、製造されました。古い蛇口のほとんどは、流れを止めるためにバルブシートにねじ込まれる柔らかいゴムまたはネオプレンのワッシャーを使用しています。これは工学的には「グローブバルブ」と呼ばれ、漏れのないシールと流量の微調整が可能ですが、ゴムワッシャーとバルブシートの両方が時間の経過とともに摩耗(シートの場合は腐食も)するため、最終的には閉位置で密閉されなくなり、蛇口から水漏れが発生します。ワッシャーは交換でき、バルブシートは(少なくとも数回は)研磨できますが、グローブバルブは決してメンテナンスフリーではありません。
また、水が通らざるを得ない曲がりくねったS字型の経路は、水の流れを大きく妨げます。高圧の家庭用給水システムでは問題ありませんが、貯水タンクから供給されるシャワーなど、流量が重要な低圧システムでは、「止水栓」、つまり工学用語で言うところの「ゲートバルブ」が好まれます。
ゲートバルブは、通常パイプと同じ直径の円形面を持つ金属製のくさびを使用し、これを流れに対して垂直にねじ込むことで水を遮断します。蛇口を全開にすると流れに対する抵抗は小さくなりますが、このタイプの蛇口は閉じた状態では完全に密閉されることはほとんどありません。英国では、このタイプの蛇口は通常、松葉杖型や巻き上げ式のハンドルではなく、車輪型のハンドルが付いています。
コーンバルブまたはボールバルブは別の選択肢です。これらは、より高価な給水システムのサービス遮断弁としてよく見られ、通常はガスタップ(および、ちなみに、前述の樽ビールタップ)に見られます。これらは、完全に開いた状態から完全に閉じた状態までの動きの範囲がわずか 90° であることで識別できます。通常、ハンドルがパイプと一直線になっているときはバルブは開いており、ハンドルがパイプを横切るとバルブは閉じています。ただし、パイプに対して垂直に時計回りまたは反時計回りのどちらの方向にも動かすことができます。S = 閉、O = 開。コーンバルブは、流体の流れを横切るように配置されたぴったりとフィットするソケット内の浅くテーパーのかかったコーンで構成されています。英国英語では、これは通常テーパープラグコックとして知られています。ボールバルブは代わりに球状のボールを使用します。どちらの場合も、コーンまたはボールの穴が、流体が出入りするソケットの開口部と一直線になっている場合に流体を通過させます。ハンドルを使ってコーンを回すと通路が回転し、流体はコーンの途切れない表面に接触するため、そこを通過できなくなります。このタイプのバルブで、コーンではなくシリンダーを使用しているものも見られますが、コーンを使用することで、製造公差が多少大きくてもしっかりと嵌合させることができます。ボールバルブのボールは、プラスチック(通常はPTFE)製のシート内で回転します。
ハンズフリーの赤外線近接センサーが、従来のバルブに取って代わりつつあります。温度制御式の電子式二重用途混合弁または切替弁は、産業用途において、必要に応じて液体を自動的に供給するために使用されています。
足踏み式バルブは、研究所や医療機関・病院のほか、蛇口を操作する手が非常に汚れていて残留物が付着する可能性がある産業現場にも設置されています。
現代の蛇口には、水の流れを制限し、泡状の空気を混ぜ込むことで水しぶきを軽減するエアレーターが先端に付いていることがよくあります。エアレーターがない場合、水は通常、蛇口から一本の大きな流れで出てきます。エアレーターは水の流れを多数の小さな水滴に分散させます。病院や研究所などの衛生的な環境では、エアレーターの代わりに「層流装置」が使用されます。層流装置は水の流れを制限し、有害な細菌や粒子を含む可能性のある周囲の空気を混ぜ込むことなく、水を滑らかな流れに導きます。

現代の浴室やキッチンの水栓は、バネ仕掛けのセラミック面やプラスチックワッシャーと摺動するセラミック面やプラスチック面をよく利用しています。これらの水栓は、特に潤滑剤として水が存在する場合、接触する2つのセラミック面の摩擦係数が非常に低いという特性を活かしています。これらの水栓は、従来のグローブバルブに比べてメンテナンスの手間がはるかに少なく、メンテナンスが必要な場合でも、バルブ内部全体を交換するのが一般的で、多くの場合、組み立て済みのカートリッジ1個として交換されます。
北米の3つのメーカーのうち、MoenとAmerican Standardはカートリッジ式を採用しており(MoenはOリング式、American Standardはセラミック式)、Deltaはカートリッジに面するゴム製のシートを使用しています。それぞれの設計には利点があり、Moenのカートリッジは入手しやすく、American Standardのカートリッジは沈殿物のない水道水ではほぼ無限の寿命を持ち、Deltaのゴム製シートは井戸水に含まれる沈殿物に対して最も耐性があります。
米国のほとんどの地域では、ホース用蛇口、ホース用水栓、壁面消火栓に真空遮断弁または逆流防止弁の設置が義務付けられています。これにより、ホースから蛇口へ水が逆流するのを防ぎ、圧力低下が発生した場合でも建物や公共水道システムの汚染を防止します。英国では、水道規制により二重逆止弁の設置が義務付けられており、これは多くの場合、蛇口本体に組み込まれています。
米国機械学会(ASME)は、配管に関するいくつかの規格を発行しています。その一部を以下に示します。
真鍮は耐久性と耐腐食性に優れているため、蛇口の製造によく使用されます。[ 6 ]
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