JP2002335781A - 水位調節弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 主に水田の水管理に用いられて、給水や排水
を設定水位で自動的に停止したり開始したりすることが
でき、簡単な構造で、使いやすく安価な水位調節弁を提
供することである。 【解決手段】 給水管又は排水管に連結される内筒１４
と、この内筒１４に嵌合する外筒１６と、外筒１６の側
部に連結されたフロート１８とで主に構成され、外筒１
６は内筒１４の回りを一定角度だけ回転可能とされてお
り、この一定角度の回転を行うか否かによって、内筒１
４に設けられた開口部２０と外筒１６に設けられた開口
部２２とが連通した状態、あるいは、連通していない状
態のどちらかが選択されるようにされた水位調節弁１０
とされることである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に灌漑用水を最
適水位に保ちながら水田に給水したり、水田に過剰とな
った水を自動的に排水するのに用いる水位調節弁に関す
る。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】一般に、水稲栽培で
は、いわゆる中干しの時期と収穫前の時期を除いて、田
植えから稲刈りに至るほとんどの期間、田に水が満たさ
れる。水田には給水路と排水路とが設けられており、田
に水が少ない時は給水路を開いて用水を導入し、雨など
によって水位が高くなり過ぎた時には、排水路を開いて
放水する。どちらの場合も、適切な水位になったことを
目視で確認し、給水弁あるいは排水弁を閉じるのである
が、水田が広いため水位の変化は遅く、これらの作業は
長時間の監視を要して大変煩わしいものであった。これ
に対し、電気的に、水位を検出したり給水弁又は排水弁
を作動させたりする自動装置が提案されているが、装置
が高価であったり、電気工事などの面倒な付帯工事が必
要だったりする問題があった。

【０００３】そこで本発明者は、構造が簡単で安価であ
り、面倒な付帯工事を必要とせず、水田の水位を最適に
維持することのできる水位調節弁を提供するべく鋭意検
討を重ねた結果、本発明に至ったのである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる水位調節
弁の要旨とするところは、給水管又は排水管に連結され
る内筒と、この内筒に嵌合する外筒と、外筒の側部に連
結されたフロートとで主に構成され、外筒は内筒の回り
を一定角度だけ回転可能とされており、該一定角度の回
転を行うか否かによって、内筒に設けられた開口部と外
筒に設けられた開口部とが連通した状態、あるいは、連
通していない状態のどちらかが選択されるようにされた
ことにある。

【０００５】さらに、本発明に係わる水位調節弁の別の
要旨とするところは、給水管又は排水管に連結される外
筒と、この外筒に嵌合する内筒と、該内筒の側部に連結
されたフロートとで主に構成され、該内筒は該外筒の内
周回りに沿って回転可能とされており、該回転を行うか
否かによって、該内筒に設けられた開口部と該外筒に設
けられた開口部とが連通した状態、あるいは、連通して
いない状態のどちらかが選択されるようにされたことに
ある。

【０００６】また、本発明に係わる水位調節弁のさらに
別の要旨とするところは、給水管又は排水管に連結され
る本体部と、本体部の開口部を塞ぐ蓋材と、蓋材に連結
されたフロートとで主に構成され、この蓋材は本体部の
側部に設けられた軸受によって回動自在に軸支されてお
り、フロートの上下動により、この蓋材が軸受を中心に
して回転し、本体部の開口部を閉鎖又は開放するように
されたことにある。

【０００７】さらに、かかる水位調節弁において、前記
軸支が、扁平断面の軸を、縦に細長く上部が半円状の断
面の軸孔に挿入することによってなされ、軸孔の下部で
はこの軸と嵌合し、その上部ではこの軸が回転可能とさ
れたことにある。

【０００８】さらにまた、かかる水位調節弁において、
本体部の開口部を閉鎖又は開放する向きへの蓋材の回転
に対し、コイルばねや板ばねなどの付勢手段が設けられ
たことにある。

【０００９】そして特に、これらの水位調節弁におい
て、フロートの連結される高さ位置が調整自在とされた
ことにある。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係わる水位調節弁
及び水位調節方法の実施態様について、図面に基づいて
詳しく説明する。

【００１１】図1は、本発明に係わる水位調節弁１０の
一例を給水弁の例として示し、図２はその分解図であ
る。水位調節弁１０は、給水管（図示されていない）に
連結された内筒１４に外筒１６が嵌合した二重管の構成
とされ、外筒１６の側部には連結棒１９を介してフロー
ト１８が連結されている。なお、ここでいう給水管と
は、用水路や用水管や川などから、灌漑用水を田畑まで
導くための配管を意味する。外筒１６の中心軸に沿う滑
り移動は、内筒１４に固定されたキャップ１５と位置決
め部材１７とで前後を挟まれているため封じられている
が、内筒１４回りの回転は一定角度だけ自由とされてい
る。

【００１２】すなわち、外筒１６の両端部にそれぞれ２
個設けられた凸部３６が、キャップ１５及び位置決め部
材１７の端部に設けられた凹部３８と嵌り合っているの
であるが、凸部３６の幅が凹部３８の幅より狭いため、
この幅の差の分だけ自由に回転できることになる。本例
では、凹部３８の幅が９０°にわたり、凸部３６の幅が
４５°分とされているので、外筒１６は内筒１４の回り
を、９０°−４５°の、４５°だけ回転できる。

【００１３】内筒１４には軸方向に長い方形の開口部２
０が９０°ピッチで４個設けられており、外筒１６に
も、同様の開口部２２が４個設けられている。開口部２
０の幅は４５°分より狭く、開口部２２の幅は略４５°
分とされている。このため、外筒１６の回転範囲（４５
°）の上限又は下限において、開口部２０と開口部２２
とが最大限に連通するように調整されれば、外筒１６が
回転範囲の下限又は上限に向け４５°回転すると、内筒
１４の開口部２０は外筒１６の壁部分によって蓋される
ことになり、開口部２０と開口部２２とは連通しなくな
る。

【００１４】図３は、本例の水位調節弁１０を用いて、
水田などに一定水位まで給水する例を説明するものであ
る。同図（ａ）は、水田などに十分な水があって水位が
適切に維持されている時の状態を示し、フロート１８に
押し上げられて、外筒１６は回転範囲の上限まで回転し
ており、内筒１４の４個の開口部２０は、いずれも、外
筒１６の壁部分２３によって蓋されている。このため、
給水管（図示されていない）に連結された内筒１４から
用水などが供給されることはなく、水田の水位は適切な
まま維持される。

【００１５】一方、同図（ｂ）は、水位が低下してフロ
ート１８が下降し、外筒１６がその下限まで回転した状
態を示している。４５°回転したことによって、内筒１
４の開口部２０と外筒１６の開口部２２とが最大限に連
通することになり、４個の開口部２２から急速に放水さ
れることになる。

【００１６】本例の給水用水位調節弁１０は、通常、三
通りの方法で利用される。一つは水位を維持する目的で
あり、図３（ａ）の状態を基準として、日照りによる蒸
発や、水田底からの漏水などによる水位低下を補うもの
である。水位が低下すれば,フロート１８が下降し、開
口部２０と開口部２２とが連通するようになって給水が
行われ、水位は適切な高さに自動的に復帰する。同図
（ｂ）に示されるように、フロート１８が大きく下降し
て開口部２０と開口部２２とが最大限に連通するまでも
なく、少し下降しただけでも部分的に連通するので速や
かに給水が始まる。

【００１７】もう一つの利用方法は、田植前や中干し後
のように、乾いた水田に初めて用水を満たす時であり、
水位調節弁１０は図３（ｂ）の状態にある。開口部２０
と開口部２２とが最大限に連通しているので、給水管
（図示されていない）から用水を送れば、その４箇所の
連通口２５から用水が急速に供給される。そして、水田
に水が満たされ、水位が上昇するにつれてフロート１８
が押し上げられ、外筒１６が回転し、やがて、図３
（ａ）の状態に達して給水が停止する。

【００１８】３番目の利用方法は、稲の生育状態などに
より適切水位を変更する場合である。調整水位を変更す
るにはフロート１８の高さを変更すればよく、水位調節
弁１０と給水管とを予め可撓性の管でつないでおき、水
位調節弁１０全体を移動して、その高さを変更すればよ
い。しかしながら、フロート１８の高さ位置だけを単独
に変更できるようにされれば、操作が簡単なので非常に
好ましい。図４は、フロート１８の高さを変更する仕組
みの一例を示し、連結棒１９の先端に調整部材４６を設
け、この調整部材４６を、上下に自由に挿通する支持棒
４４でフロート１８を吊り下げている。フロート１８を
設定高さに合わせて、支持棒４４を蝶ねじ４８で固定す
ることによって、予定された適切水位を自動的に維持で
きるようになる。

【００１９】以上、給水弁としての利用方法を詳細に説
明してきたが、本発明の水位調節弁は、適切水位を維持
するための排水弁としても利用される。図５でその一例
を説明するが、本例の水位調節弁１１は、図３で例示さ
れた水位調節弁１０とは、外筒１６の回転範囲位置が、
上方に４５°ずれている。すなわち、図３における水位
調節弁１０では、回転の上限においてフロート１８が外
筒１６の真横にあったが、本例の水位調節弁１１では、
回転の下限においてフロート１８が外筒１６の真横にな
る。このため、水位が低い時には開口部２０と開口部２
２とが連通しないので、排水管（図示されていない）と
連結された内筒１４に水田の溜水が流出することはな
く、水位が高くなって、開口部２０と開口部２２とが連
通するようになれば、水田の溜水が排水されて水位を下
げるようになり、適切水位が何時でも保たれるようにな
る。なお、ここでいう排水管とは、田畑から排水路まで
をつなぐ配管を意味する。外筒１６の回転範囲位置をず
らすには、キャップ１５及び位置決め部材１７の内筒１
４へ対する固定を仮固定としておき、必要に応じ、両者
を内筒１４回りに回転させればよい。本例の排水用水位
調節弁１１は、図１に示される給水用水位調節弁１０
で、キャップ１５及び位置決め部材１７を、図中、４５
°左に回転させることで得られる。

【００２０】内筒１４、外筒１６、キャップ１５、位置
決め部材１７などの材質は特に限定されず金属や陶器や
プラスチックなどを用いることができる。中でもプラス
チックは、軽量で成形性に優れ低コストなため特に好ま
しい材料である。開口部２０や開口部２２の位置や形状
や数は、用途と使用現場の状況に応じて最適に設計され
る。例えば、開口部２０や開口部２２を円形や楕円形と
してもよい。あるいは、キャップ１５と一体化した形状
の外筒１６とし、有底状の内筒１４として、水位調節弁
１０の先端部に開口部２０及び開口部２２を設けること
もできる。給水や排水を短時間で行うためには、できる
だけ広い開口部を、できるだけ多く設けることが望まし
い。また、フロート１８の形状は、球状、円柱状、角柱
状、板状等々自由に選択でき、金属やプラスチックから
なる中空体、発泡プラスチック、木材などが好ましく用
いられる。

【００２１】図６は、本発明に係わる水位調節弁の更に
別の実施態様例を示す。図６の水位調節弁１０ａにおい
ては、給水管（図示されていない）に連結された外筒１
６ａが内筒１４ａに嵌合した二重管の構成とされ、内筒
１４ａの側部には連結棒１９ａを介してフロート１８ａ
が連結されている。なお、ここでいう給水管とは、用水
路や用水管や川などから、灌漑用水を田畑まで導くため
の配管を意味する。内筒１４ａの中心軸に沿う滑り移動
は、位置決め部材１７ａで外筒１６ａの前後が挟まれて
いるため封じられているが、内筒１４ａは外筒１６ａの
内周回りの回転が自由とされている。

【００２２】又、位置決め部材１７ａと外筒１６ａの端
部とに、図１の凸部３６、凹部３８のような凸部、凹部
を設けて内筒１４ａの回転を制限してもよい。

【００２３】外筒１６ａは、外筒１６ａに直角に、外筒
１６ａの長手方向にみて略中央に給水連結管１５ａが接
続され、接続部の外筒１６ａの開口部２２ａを通じて水
が給水連結管１５ａから外筒１６ａの中に向かって流入
しようとする。開口部２２ａの径は、給水連結管１５ａ
の内径に略等しい。外筒１６ａに嵌入されている内筒１
４ａの長手方向にみて略中央に開口部２０ａが設けられ
ている。開口部２０ａのおおきさと形状は開口部２２ａ
と略等しい。開口部２０ａと開口部２２ａとが重なった
位置にあるときは流入した水は開口部２０ａを通って内
筒１４ａの内側に流入し、左右に分かれて、内筒１４ａ
の両端の排出口３０ａからそれぞれ流出する。フロート
１８ａは、位置決め部材１７ａ及び連結棒１９ａを介し
て内筒１４ａと接続されており、フロート１８ａの上下
により外筒１６ａに嵌入されている内筒１４ａが、外筒
１６ａの内周回りに回転する。この回転により、開口部
２０ａと開口部２２ａとの重なりの度合いが変化し、こ
れにより、内筒１４ａの内側に流入する水量が変わる。
従って排出口３０ａからそれぞれ流出する水量も変わ
る。内筒１４ａが所定の回転範囲をこえて回転すると、
外筒１６ａの開口部２０ａは内筒１４ａの壁部分によっ
て蓋されることになり、開口部２０ａと開口部２２ａと
は連通しなくなる。

【００２４】なお、水位調節弁１０ａは、排出口３０ａ
を給水口として水を導入し、外筒１６ａの開口部２２ａ
を通って給水連結管１５ａを排水管として水を排出する
態様で使用することも出来る。

【００２５】図６に示す構成の本発明の水位調節弁１０
ａは、図１、図２に示す本発明の水位調節弁１０と同様
のフロートの用い方をして、同様の用途に用いることが
出来る。

【００２６】図７は、本発明に係わる水位調節弁の更に
別の実施態様例を給水弁の例として示し、水田の水位が
下がれば自動的に給水が行われ、適切水位になれば給水
が自動的に停止する仕組みとされている。すなわち、本
体部１２の開口部２６を塞ぐ蓋材２４が、本体部１２の
側部に設けられた軸受２８によって回動自在に軸支され
ており、蓋材２４の略中央から垂直に伸びる連結棒１９
の先端部にフロート１８が連結されている。このため、
水位が十分に高くてフロート１８が高い位置に押し上げ
られている時は、蓋材２４が本体部１２の開口部２６を
塞ぐため給水が停止されるが、水位が下がってフロート
１８が下降すれば、軸受２８を中心にして蓋材２４が回
動し、本体部１２の開口部２６から離れるので給水が始
まる。

【００２７】また図８は、本発明に係わる水位調節弁の
さらに好ましい実施態様の一例を示し、図９は、その軸
受２８近辺を詳細に示している。本例において、蓋材２
４を軸支するための軸３０は扁平断面とされ、本体部１
２の側部に設けられた軸受２８の軸孔３２に挿入され
る。軸孔３２は、縦に細長く上部が半円状の断面をして
おり、その下部では軸３０と嵌合し、その上部では軸３
０が自由に回転可能とされている。

【００２８】本例の軸支構成によれば、水位が低くて、
蓋材２４に連結されたフロート１８が低い位置にある時
は、軸３０は軸孔３２の下部に引き込まれ、回転できな
いように軸孔３２と嵌り合っている。このため、蓋材２
４の回転が阻止され、給水管と連結された本体部１２の
開口部２６から離れたままになり、開口部２６が全開し
た状態での急速な給水が行われる。そして、水位が上が
りフロート１８に浮力が生じ始めると、軸３０を軸孔３
２の上部へ移動させる力が作用し、摩擦抵抗などに抗し
つつ、ついに上部へ移動するが、上部へ移動すれば回動
自由となって、蓋材２４とともに回転し、蓋材２４が本
体部１２の開口部２６を蓋してしまい、給水を停止する
ことになる。

【００２９】本軸支構成の特徴は、水位が多少変わって
も蓋材２４が動かず、水位の変化量がある大きさ以上に
なった時に、初めて蓋材２４が大きく回転移動するよう
にできることである。何故なら、軸３０が、軸孔３２の
下部から上部へ持ち上げられるためには、蓋材２４とフ
ロート１８の重み、及び、嵌り合っている軸３０と軸孔
３２との間に働く接触抵抗、などに打ち勝つだけの浮力
が必要であり、ある程度以上の水位上昇がなければなら
ない。そして、軸３０が軸孔３２の上部に移動すれば、
直ちに蓋材２４の回転が生じ開口部２６を塞ぐことにな
るからである。その結果、開口部２６が全開状態での急
速な給水が長い間維持され、所定の水位に短時間で達す
ることができるようになる。

【００３０】図８に示される水位調節弁１０では、開口
部２６を塞ぐ向きへの、蓋材２４の回転を加速するため
の付勢手段３４がさらに備えられている。付勢手段３４
はコイルばねや板ばねなどからなるが、開口部２６を急
速かつ確実に塞ぐ効果に加え、蓋材２４の回転開始を遅
らせて急速給水時間をさらに延長できる効果がある。す
なわち、付勢手段３４を取り付けることによって、軸３
０と軸孔３２間の接触抵抗が大きくなり、軸孔３２の下
部から上部への軸３０の移動が遅れることになる。

【００３１】図７に示される水位調節弁１０、及び、図
８に示される水位調節弁１０は、排水弁としても使用で
きる。すなわち、図７と図８に示される状態を上下逆に
して水田などに設置すれば、両者とも、水位が高い時に
は蓋材２４が開いて排水が行われ、水位が低くなれば蓋
材２４が閉じて排水が停止する。

【００３２】以上、本発明に係わる水位調節弁について
詳細に説明してきたが、本発明は上述の引用・例示に限
定されず、各部材の材質や形状、給水又は排水に用いる
開口部の位置や形状や数などにつき、本発明の趣旨を逸
脱しない範囲で、当業者の知識に基づき種々なる改良、
修正、変化を加えた態様で実施し得るものである。

【００３３】

【発明の効果】本発明に係わる水位調節弁によれば、フ
ロートによって水位を検出し、設定された最適水位で給
水又は排水を自動停止するので、水田などに関する給水
や排水や水位維持のための監視作業が大幅に軽減され
る。また、フロートの浮力をそのまま利用して弁を開閉
するので、機械系の複雑な構造や、電気関係の付帯工事
などが省略され、小型で安価な水位調節弁になる。

【００３４】また、内筒と外筒とが回動自在に嵌合する
構造とされれば、全体が小型となって設置しやすくな
り、使用場所が限定されなくなって汎用性が高まる。そ
して、内筒の開口部を外筒の内壁で塞いで給水を停止す
る仕組みなので、高い水圧の給水管に連結しても、確実
に給水を停止できる。

【００３５】また、給水口又は排水口を回動する蓋材で
開閉する構造とされれば、構成や作動機構がさらに単純
化されるので、設置や保全などの作業が非常に容易な
る。

【００３６】そして特に、回動する蓋材を支持する軸を
扁平断面の軸とし、これを受ける軸孔の形状が、その下
部では前記軸と嵌合し、その上部では前記軸が自由に回
転できるようにされれば、開口部を全開にしたままの急
速な給水を長く続けることができるようになるので、給
水時間を大幅に短縮できるようになる。

【００３７】さらにまた、この軸支構造に加えて、蓋材
が閉まる方向の回転を加速するための付勢手段が備えら
れれば、開口部を全開にしたままの給水をさらに延長す
ることができて、給水時間を一層短くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる水位調節弁の一例を示す斜視図
である。

【図２】本発明に係わり図１に示される水位調節弁の分
解斜視図である。

【図３】本発明に係わり、図１に示される水位調節弁の
側方断面図であり、同図（ａ）は高水位の場合、同図
（ｂ）は低水位の場合である。

【図４】本発明に係わり、フロートの高さ位置調節方法
の一例を示す側面図である。

【図５】本発明に係わる水位調節弁の他の一例を説明す
る側方断面図であり、同図（ａ）は低水位の場合、同図
（ｂ）は高水位の場合である。

【図６】本発明に係わる水位調節弁の他の一例を示す斜
視図である。

【図７】本発明に係わる水位調節弁の更に他の一例を示
す側面図である。

【図８】本発明に係わる水位調節弁の又更に他の一例を
示す側面図である。

【図９】本発明に係わり、図８中に示される軸受付近を
分解して示す斜視図である。

【符号の説明】

１０、１１：水位調節弁 １２：本体部 １４：内筒 １５：キャップ １６：外筒 １７：位置決め部材 １８：フロート １９：連結棒 ２０、２０ａ、２２、２２ａ、２６：開口部 ２３：壁部分 ２４：蓋材 ２８：軸受 ３０：軸 ３２：軸孔 ３４：付勢手段 ３６：凸部 ３８：凹部 ４０：水面 ４４：支持棒 ４６：調整部材 ４８：蝶ねじ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給水管又は排水管に連結される内筒と、
   この内筒に嵌合する外筒と、該外筒の側部に連結された
   フロートとで主に構成され、該外筒は該内筒の回りを一
   定角度だけ回転可能とされており、該一定角度の回転を
   行うか否かによって、該内筒に設けられた開口部と該外
   筒に設けられた開口部とが連通した状態、あるいは、連
   通していない状態のどちらかが選択されるようにされた
   ことを特徴とする水位調節弁。
2. 【請求項２】 給水管又は排水管に連結される外筒と、
   この外筒に嵌合する内筒と、該内筒の側部に連結された
   フロートとで主に構成され、該内筒は該外筒の内周回り
   に沿って回転可能とされており、該回転を行うか否かに
   よって、該内筒に設けられた開口部と該外筒に設けられ
   た開口部とが連通した状態、あるいは、連通していない
   状態のどちらかが選択されるようにされたことを特徴と
   する水位調節弁。
3. 【請求項３】 給水管又は排水管に連結される本体部
   と、該本体部の開口部を塞ぐ蓋材と、該蓋材に連結され
   たフロートとで主に構成され、蓋材は本体部の側部に設
   けられた軸受によって回動自在に軸支されており、フロ
   ートの上下動によりこの蓋材が該軸受を中心にして回転
   し、本体部の開口部を閉鎖又は開放するようにされたこ
   とを特徴とする水位調節弁。
4. 【請求項４】 前記軸支が、扁平断面の軸を、縦に細長
   く上部が半円状の断面の軸孔に挿入することによってな
   され、この軸孔の下部では該軸と嵌合し、その上部では
   該軸が回転可能とされたことを特徴とする、請求項３記
   載の水位調節弁。
5. 【請求項５】 前記本体部の開口部を閉鎖する向きへ
   の、前記蓋材の回転に対し、コイルばねや板ばねなどの
   付勢手段が設けられたことを特徴とする、請求項４に記
   載の水位調節弁。
6. 【請求項６】 フロートの前記連結される高さ位置が調
   整自在とされたことを特徴とする、請求項１乃至請求項
   ５のいずれかに記載の水位調節弁。