JP2003341789A - 液体タンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固定施設での給水が可能で、大量の水を蓄え
つつ、一定の流量で供給することができる液体タンクを
提供すること。 【解決手段】 タンク３に、タンク３に外気を取り込む
気体噴出パイプ５と、タンク３から排気を行う排気弁７
と、タンク３内に給水する給水管９と、タンク３から配
水する配水管１１とを設ける。気体噴出パイプ５の下端
部１７は、タンク３の内空の下部に配置され、上端部は
タンク３の上部を貫通して吸気口２５を形成する。給水
管９、配水管１１には、それぞれ、バルブ１３，バルブ
１５を設ける。給水時には、排気弁７とバルブ１３を開
け、バルブ１５を閉じ、排気弁７から空気２３を排気し
つつ、給水管９からタンク３に給水する。配水時には、
排気弁７とバルブ１３を閉じ、バルブ１５を開け、吸気
口２５から外気を取り込んで気体噴出パイプ５の下端部
１７から空気を噴出しつつ、配水管１１から外部へ水２
１を配水する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流量調節機能を有
する液体タンクに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】沿岸部の自然環境の再生、管理型の農業
においては、大量の水を蓄え、淡水の流量、水位を制御
して一定流量で水を供給することが可能なタンクが求め
られている。従来、一定流量を維持して放流する装置と
して、マリオットタンクが実用に供されている。図１０
は、マリオットタンク１０１の立面の断面図を示す。マ
リオットタック１０１は、気密性のあるタンク１０３、
タンク１０３の上部を貫通して固定された吸気パイプ１
０５、タンク１０３の下部に設けられた供給管１０７等
で構成される。

【０００３】マリオットタンク１０１では、吸気パイプ
１０５の吸気口１１７から外気を吸い込みつつ、タンク
１０３に蓄えられた水１１１を供給管１０７の流出口１
０９から流出させる。吸気口１１７から吸い込まれた空
気は、吸気パイプ１０５の下端から水１１１の中へ気泡
１１５として出され、タンク１０３の上部に空気１１３
が溜まる。マリオットタンク１０１では、流出口１０９
と吸気パイプ１０５の下端部との圧力差１１９が常に一
定に保たれるので、一定流量の水１１１を流出させるこ
とができる。また、大量の液体を保持する装置として、
プレストレストコンクリート造の卵形消化槽がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
マリオットタンクでは、蓄えられる水量が限られてい
る。また、固定施設で給水を行うことができない。

【０００５】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、固定施設での給水
が可能で、大量の水を蓄えつつ、一定の流量で供給する
ことができる液体タンクを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ための第１の発明は、液体を貯蔵するタンクと、前記タ
ンク内に設けられ、前記タンクに外気からの気体を前記
液体中に供給する管と、前記タンク内から気体を排出す
る開閉可能な排出機構と、前記タンクに連結された給水
管と、前記タンクに連結された配水管とを具備すること
を特徴とする液体タンクである。

【０００７】排出機構とは、例えば、タンクの上部に設
けられた排気弁である。排気弁は、タンクの内圧が大気
圧以下のときは閉状態となる。給水管と配水管は、タン
クの下部に連結され、それぞれにバルブが設けられる。

【０００８】タンクは、十分な気密性、水密性を有する
材料を用いて構築される。例えば、鋼鉄などの金属材
料、コンクリート、鉄筋コンクリート、プレストレスト
コンクリート等である。管、排気弁、給水管、配水管、
バルブは、例えば金属材料、プラスチック等の材質とす
る。給水時、配水時の荷重特性を考えると、タンクには
プレストレストコンクリートを、管、給水管、配水管に
は金属材料を使用するのが好ましい。

【０００９】第１の発明では、タンクに、気体を供給す
る管と、気体を排出する開閉可能な排出機構とが設けら
れる。また、バルブを有する給水管および配水管が連結
される。

【００１０】タンクに給水する際には、配水管のバルブ
を閉め、給水管のバルブを開け、給水管から水を注入す
る。タンク内の空気は、排出機構である排気弁を介して
タンク外に排出され、給水管から供給された水と置き換
えられる。タンク内の水位が最高水位に達すると、給水
管のバルブを閉じる。

【００１１】タンクから配水する際には、給水管のバル
ブを閉じ、配水管のバルブを開け、配水管から水を配水
する。タンク外の空気は、気体を供給する管を介してタ
ンク内に流入し、配水管から配水された水と置き換えら
れる。タンク内の水位が気体を供給する管の下端部以上
にある場合、管の下端部から配水管の末端までの圧力差
が一定となり、一定流量の水が配水管から配水される。
このとき、気体を供給する管の下端部より上部の内圧は
大気圧以下となるので、排気弁は閉じたままである。

【００１２】第２の発明は、第１の発明の液体タンクを
複数個並べ、それぞれの給水管と配水管を連結すること
を特徴とする液体タンクである。

【００１３】第２の発明では、第１の発明の液体タンク
を複数個並べて連結する。各液体タンクの給水管、排水
管は、給水本管、配水本管に連結される。連結された各
液体タンクの給水、配水は、時間差を設けて行われ、配
水本管からは常に一定流量の液体が配水される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
第１の実施の形態を詳細に説明する。図１は、流量調節
機能付液体タンク１の立面の断面図である。図１に示す
ように、流量調節機能付液体タンク１は、タンク３、気
体噴出パイプ５、排気弁７、給水管９、配水管１１等で
構成される。タンク３は、十分な気密性、水密性を有す
るものとする。タンク３は、例えば、プレストレストコ
ンクリート造で、卵型の形状である。タンク３の内空の
下部には水２１が、上部には空気２３が蓄えられる。

【００１５】気体噴出パイプ５は、外気をタンク３内に
供給するためのものであり、タンク３の外部とタンク３
の内空の下部とを結ぶ。気体噴出パイプ５の上端部は、
タンク３の上部を貫通し、外気に接する吸気口２５を形
成する。下端部１７は、タンク３の内空の下部に配置さ
れる。気体噴出パイプ５は、吸気口２５から取り入れた
外気を、下端部１７から噴出する。

【００１６】タンク３の上端の吸気口２５の近辺には、
排気口２７が形成される。排気口２７には、開閉可能な
排気弁７が設置される。排気弁７は、タンク３内の空気
２３を外部に排出するためのものであり、タンク３の外
部の大気圧がタンク３の内圧より大きい場合には閉状態
となる。

【００１７】タンク３の下部には給水口２９と配水口３
１とが設けられる。給水口２９には給水管９が、配水口
３１には配水管１１が連結される。給水管９、配水管１
１には、バルブ１３、バルブ１５がそれぞれ設置され
る。給水管９は、給水装置（図示せず）からタンク３内
への給水に用いられ、配水管１１は、タンク３から外部
への配水に用いられる。バルブ１３、バルブ１５は、そ
れぞれ、給水管９内、配水管１１内の通水を制御するも
ので、必要に応じて開閉される。

【００１８】気体噴出パイプ５、排気弁７、給水管９、
配水管１１、バルブ１３、バルブ１５は、例えば金属材
料、プラスチック等の材質とする。給水時、配水時の荷
重特性を考えると、気体噴出パイプ５、給水管９、配水
管１１には金属材料を使用するのが好ましい。

【００１９】次に、流量調節機能付液体タンク１の動作
について説明する。図２は、配水時の流量調節機能付液
体タンク１の立面断面図、図３は、タンク３内の水位が
最低になったときの流量調節機能付液体タンク１の立面
断面図である。

【００２０】配水時には、図２に示すように、給水管９
に設けられたバルブ１３を閉じ、配水管１１に設けられ
たバルブ１５を開ける。この際、矢印Ａに示すように、
タンク３の外部の空気が、吸気口２５から気体噴出パイ
プ５内に流入する。流入した空気は、気体噴出パイプ５
の下端部１７から気泡３５となって排出され、タンク３
の内空の上部に空気２３が溜まる。また、吸気口２５か
らの外気の流入と同時に、タンク３内の水２１が、配水
口３１と配水管１１を介して、矢印Ｂに示すように外部
に流出する。

【００２１】配水時には、気体噴出パイプ５の下端部１
７で大気圧が発生するため、下端部１７より上部の内圧
は大気圧以下の負圧となる。前述したように、排気弁７
は、タンク３の外圧が内圧より大きい場合は閉じたまま
であるので、排気弁７を介した空気２３と外気の出入り
は発生しない。タンク３内の水位が気体噴出パイプ５の
下端部１７より高い場合、すなわち、水面が図３に示す
水面３３ｂより上にある場合、配水ヘッドは気体噴出パ
イプ５の下端部１７から配水管１１の末端１９までの距
離で一定となり、自動的に一定流量の水２１が配水管１
１から配水される。なお、バルブ１５の開度を変化させ
ることにより、配水管１１内の流量を簡便に制御するこ
とができる。

【００２２】配水によって、タンク３内の水面３３ａの
位置は矢印Ｃに示す方向に低下する。図３に示すよう
に、最低水位３７（ｈ）となる水面３３ｂに達すると、
配水管１１のバルブ１５を閉じてタンク３からの配水を
停止する。その後、後述する方法でタンク３内への給水
を行う。

【００２３】図４は、給水時の流量調節機能付液体タン
ク１の立面断面図、図５は、タンク３内の水位が最高に
なったときの流量調節機能付液体タンク１の立面断面図
である。

【００２４】給水時には、図４に示すように、給水管９
に設けられたバルブ１３を開け、配水管１１に設けられ
たバルブ１５を閉じる。この際、矢印Ｄに示すように、
給水管９と給水口２９を介して、タンク３内に水が流入
し、タンク３の内空の下部に水２１が溜まる。給水口２
９から水が流入すると、タンク３の内圧が外圧より大き
くなり、排気弁７が開放され、水２１と置き換わったタ
ンク３内の空気２３が、矢印Ｅに示すように排気口２７
からタンク３の外部に流出する。なお、空気２３の一部
は、気体噴出パイプ５を介して吸気口２５からタンク３
の外部に流出する。

【００２５】給水によって、タンク３内の水面３３ｃの
位置は矢印Ｆに示す方向に上昇する。図５に示すよう
に、最高水位３９（ｈ＋Ｈ）となる水面３３ｄに達する
と、給水管９のバルブ１３を閉じてタンク３への給水を
停止する。その後、前述した方法でタンク３からの配水
を行う。

【００２６】このように、第１の実施の形態では、給水
管９と排気弁７を設けることで固定施設での給水が可能
となる。また、配水管１１と気体噴出パイプ５を用いる
ことで、タンク３内の水位が最高水位３９（図５）と最
低水位３７（図３）の間にある場合に、一定の流量で水
を供給することができる。

【００２７】なお、第１の実施の形態では、バルブ１５
の開度を変化させて流量を制御したが、気体噴出パイプ
５の下端部１７の位置を可変とし、流量圧力を変化させ
て流量制御を行ってもよい。流量調節機能付液体タンク
１は、水に限らず、水以外の任意の比重、粘性の液体を
一定流量で供給するために使用できる。

【００２８】また、タンク３の下部にローラ等の移動手
段を設けたり、クレーン等で吊り上げるための吊り治具
を設けることで、地上での移動が可能となる。移動手
段、吊り治具等を用いて流量調節機能付液体タンク１を
車に積載すれば、遠距離でも移設できる。

【００２９】さらに、図１から図５では、吸気口２５を
上向きに設けたが、気体噴出パイプ５をさらに上方に延
長して先端をＵ字型に曲げ、吸気口２５を下向きにして
もよい。これにより、吸気口２５や気体噴出パイプ５の
汚れによる閉塞を防止できる。必要に応じて、タンク３
の下部に清掃用のプロペラを設けてもよい。このプロペ
ラを回転させることで、タンク３の下部での沈殿物の発
生を防ぐことができる。

【００３０】タンク３は、プレストレストコンクリート
造ではなく、例えば、鋼鉄などの金属材料、コンクリー
ト、鉄筋コンクリート等で構築してもよい。形状は卵型
に限らない。但し、給水時、配水時の荷重特性を考える
と、プレストレストコンクリートを使用し、卵型とする
のが好ましい。

【００３１】図６は、給水時と配水時の水圧を示すグラ
フである。図６の横軸４１は圧力を、縦軸４３は水位の
鉛直座標を示す。直線４５は給水時の水圧を、直線４７
は配水時の水圧を表す。ｈは図３に示す最低水位３７、
ｈ＋Ｈは図５に示す最高水位３９、ρは使用する液体の
密度である。図６に示すように、タンク３には引張応力
が発生する場合と圧縮応力が発生する場合があるので、
プレストレストコンクリート造とすることが望ましい。

【００３２】図７は、給水時と配水時の圧力の絶対値を
示すグラフである。図７の横軸４１ａは圧力の絶対値
を、縦軸４３は水位の鉛直座標を示す。直線４５ａは給
水時の水圧の絶対値を、直線４７ａは配水時の水圧の絶
対値を、折れ線４９は、圧力の絶対値の最大値を表す。
図７に示すように、圧力の絶対値の最大値はタンク３の
中央部付近で小さくなり、上部付近および下部付近で大
きくなることから、タンク３の形状としては、中央部の
直径が大きく、上部と下部の直径が小さい卵型が合理的
である。

【００３３】次に、第２の実施の形態について説明す
る。図８、図９は、複数の流量調節機能付液体タンクを
連結した場合の立面断面図である。図８、図９に示すよ
うに、第２の実施の形態では、流量調節機能付液体タン
ク５１ａと流量調節機能付液体タンク５１ｂとが連結さ
れる。

【００３４】流量調節機能付液体タンク５１ａのタンク
３ａ、気体噴出パイプ５ａ、排気弁７ａ…は、流量調節
機能付液体タンク１のタンク３、気体噴出パイプ５、排
気弁７…に相当する。同様に、流量調節機能付液体タン
ク５１ｂのタンク３ｂ、気体噴出パイプ５ｂ、排気弁７
ｂ…は、流量調節機能付液体タンク１のタンク３、気体
噴出パイプ５、排気弁７…に相当する。

【００３５】流量調節機能付液体タンク５１ａの給水管
９ａ、流量調節機能付液体タンク５１ｂの給水管９ｂ
は、給水本管５５に連結される。バルブ１３ａは給水口
２９ａと給水本管５５との間に、バルブ１３ｂは給水口
２９ｂと給水本管５５との間に配置される。また、流量
調節機能付液体タンク５１ａの配水管１１ａ、流量調節
機能付液体タンク５１ｂの配水管１１ｂは、配水本管５
７に連結される。バルブ１５ａは配水口３１ａと配水本
管５７との間に、バルブ１５ｂは配水口３１ｂと配水本
管５７との間に配置される。

【００３６】次に、連結された流量調節機能付液体タン
ク５１ａと流量調節機能付液体タンク５１ｂの動作につ
いて説明する。流量調節機能付液体タンク５１ａ、流量
調節機能付液体タンク５１ｂの単独での給水・排水動作
は、流量調節機能付液体タンク１の給水・配水動作と同
様である。

【００３７】図８に示すように、流量調節機能付液体タ
ンク５１ａに給水しつつ、流量調節機能付液体タンク５
１ｂから配水する場合、流量調節機能付液体タンク５１
ａではバルブ１３ａを開け、バルブ１５ａを閉める。給
水装置（図示せず）等から、矢印Ｇに示す方向に給水す
ると、給水本管５５、バルブ１３ａ、給水管９ａ、給水
口２９ａを介して、タンク３ａ内に水が流入する。タン
ク３ａ内の水面５３ａは矢印Ｈの方向に上昇し、空気２
３ａが排気口２７ａから矢印Ｉに示すように流出する。

【００３８】また、流量調節機能付液体タンク５１ｂで
はバルブ１３ｂを閉めてバルブ１５ｂを開ける。する
と、タンク３ｂ内の水２１ｂが、配水口３１ｂ、配水管
１１ｂ、バルブ１５ｂ、配水本管５７を介して、矢印Ｊ
に示す方向に流出する。タンク３ｂ内の水面５３ｂは矢
印Ｋの方向に下降する。さらに、吸気口２５ｂから矢印
Ｌに示す方向に流入した外気が気体噴出パイプ５ｂの下
端部１７ｂから噴出され、タンク３ｂ内に空気２３ｂが
溜まる。バルブ１５ｂの開度を変化させることにより、
配水する流量を簡便に制御することができる。

【００３９】図９に示すように、流量調節機能付液体タ
ンク５１ａから配水しつつ、流量調節機能付液体タンク
５１ｂに給水する場合、流量調節機能付液体タンク５１
ａでは弁１３ａを閉めて弁１５ａを開ける。すると、タ
ンク３ａ内の水２１ａが、配水口３１ａ、配水管１１
ａ、弁１５ａ、配水本管５７を介して、矢印Ｍに示す方
向に流出する。タンク３ａ内の水面５３ａは矢印Ｎの方
向に下降する。さらに、吸気口２５ａから矢印Ｏに示す
方向に流入した外気が気体噴出パイプ５ａの下端部１７
ａから噴出され、タンク３ａ内に空気２３ａが溜まる。
バルブ１５ａの開度を変化させることにより、配水する
流量を簡便に制御することができる。

【００４０】また、流量調節機能付液体タンク５１ｂで
は弁１３ｂを開けて弁１５ｂを閉める。給水装置（図示
せず）等から、矢印Ｐに示す方向に給水すると、給水本
管５５、弁１３ｂ、給水管９ｂ、給水口２９ｂを介し
て、タンク３ｂ内に水が流入する。タンク３ｂ内の水面
５３ｂは矢印Ｑの方向に上昇し、空気２３ｂが排気口２
７ｂから矢印Ｒに示すように流出する。

【００４１】このように、第２の実施の形態では、給水
本管、配水本管に、固定施設での給水および一定流量で
の水の供給が可能な２つの流量調節機能付液体タンクの
給水管、配水管を連結する。２つの流量調節機能付液体
タンクのうち一方で給水しつつ、他方で配水することに
より、給水と配水を同時に行うことができる。第１の実
施の形態では、給水時間帯と配水時間帯を区切る必要が
あるが、第２の実施の形態を用いると、時間帯を区切ら
ず、一定流量で継続して配水できる。流量調節機能付液
体タンク５１ａ、５１ｂは、水に限らず、水以外の任意
の比重、粘性の液体を一定流量で供給するために使用で
きる。

【００４２】なお、流量調節機能付液体タンクの連結数
は２つに限らない。任意の数の流量調節機能付液体タン
クの給水管、配水管を給水本管５５、配水本管５７に連
結できる。その際、給水本管５５、配水本管５７を、図
８、図９に示すように直線状に配置するのではなく、曲
折部を設けて配置してもよい。複数の流量調節機能付液
体タンクを連結する場合、配置形状に応じた連結部材を
用いてタンクを連結することで、構造上の安定につなが
る。

【００４３】第２の実施の形態においても、第１の実施
の形態と同様に、バルブ１５ａ、１５ｂの開度を変化さ
せるかわりに、気体噴出パイプ５ａ、５ｂの下端部１７
ａ、１７ｂの位置を可変として流量制御を行ってもよ
い。また、タンク３ａ、３ｂの下部にローラ等の移動手
段を設けたり、クレーン等で吊り上げるための吊り治具
を設けることで、地上での移動を可能できる。移動手
段、吊り治具等を用いて、連結された複数の流量調節機
能付液体タンクを車に積載すれば、遠距離でも移設でき
る。

【００４４】さらに、気体噴出パイプ５ａ、５ｂを上方
に延長して先端をＵ字型に曲げ、吸気口２５ａ、２５ｂ
を下向きに設けることで、吸気口２５ａ、２５ｂや気体
噴出パイプ５ａ、５ｂの汚れによる閉塞を防止できる。
必要に応じて、タンク３ａ、３ｂの下部に清掃用のプロ
ペラを設けることで、タンク３ａ、３ｂの下部での沈殿
物の発生を防止できる。

【００４５】タンク３ａ、３ｂは、プレストレストコン
クリートの他に、例えば、鋼鉄などの金属材料、コンク
リート、鉄筋コンクリート等で構築できる。形状は卵型
に限らない。但し、タンク３と同様、給水時、配水時の
荷重特性を考えると、プレストレストコンクリート造を
使用し、卵型とするのが好ましい。

【００４６】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、固定施設での給水が可能で、大量の水を蓄えつ
つ、一定の流量で供給することができる液体タンクを提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】流量調節機能付液体タンク１の立面の断面図

【図２】配水時の流量調節機能付液体タンク１の立面断
面図

【図３】タンク３内の水位が最低になったときの流量調
節機能付液体タンク１の立面断面図

【図４】給水時の流量調節機能付液体タンク１の立面断
面図

【図５】タンク３内の水位が最高になったときの流量調
節機能付液体タンク１の立面断面図

【図６】給水時と配水時の水圧を示すグラフ

【図７】給水時と配水時の圧力の絶対値を示すグラフ

【図８】複数の流量調節機能付液体タンクを連結した場
合の立面断面図

【図９】複数の流量調節機能付液体タンクを連結した場
合の立面断面図

【図１０】マリオットタンク１０１の立面の断面図

【符号の説明】

１、５１ａ、５１ｂ………流量調節機能付液体タンク ３，３ａ、３ｂ………タンク ５、５ａ、５ｂ………気体噴出パイプ ７、７ａ、７ｂ………排気弁 ９、９ａ、９ｂ………給水管 １１、１１ａ、１１ｂ………配水管 １３、１３ａ、１３ｂ、１５、１５ａ、１５ｂ………バ
ルブ ２１………水 ２３………空気 ２５、２５ａ、２５ｂ………吸気口 ２７、２７ａ、２７ｂ………排気口 ３７………最低水位 ３９………最高水位 ５５………給水本管 ５７………配水本管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲垣 聡 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 上野 成三 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 織田 幸伸 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 Ｆターム(参考） 3E070 AA02 AB02 BF01 DA01 DA04 DA05 GB01 GB04 GB20 RA01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体を貯蔵するタンクと、 前記タンク内に設けられ、外気からの気体を前記液体中
   に供給する管と、 前記タンク内から気体を排出する開閉可能な排出機構
   と、 前記タンクに連結された給水管と、 前記タンクに連結された配水管と、を具備することを特
   徴とする液体タンク。
2. 【請求項２】 前記給水管と前記配水管に夫々バルブが
   設けられることを特徴とする請求項１記載の液体タン
   ク。
3. 【請求項３】 前記排出機構は、前記タンクの上部に設
   けられた弁であることを特徴とする請求項１記載の液体
   タンク。
4. 【請求項４】 前記給水管と前記配水管が前記タンクの
   下部に連結されることを特徴とする請求項１記載の液体
   タンク。
5. 【請求項５】 請求項１記載の液体タンクを複数個並
   べ、それぞれの給水管と配水管を連結することを特徴と
   する液体タンク。