JP2005099894A - 貯水槽の水位自動制御装置、貯水槽及び減圧弁の自己自動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 チャタリングの発生を防止することができる貯水槽の水位自動制御装置を提供すること。
【解決手段】 貯水槽の水位自動制御装置４は、ピストン弁からなる給水弁40と、フロート弁からなる第１パイロット弁10及び第２パイロット弁20と、第３パイロット弁30とを備える。第１パイロット弁10は、貯水槽１の水位が第１設定水位Ｌ1未満のとき給水弁40のシリンダ41の第１流出管47を開け、水位が第１設定水位Ｌ1以上のとき第１流出管47を閉じる。第２パイロット弁40は、水位が第１設定水位Ｌ1よりも高い第２設定水位Ｌ2未満のとき給水弁40のシリンダ41の第２流出管48を開け、水位が第２設定水位Ｌ2以上のとき第２流出管48を閉じる。第３パイロット弁30は、第１流出管47及び第２流出管48が閉じられることにより、第２流出管48を閉じ、第１流出管47及び第２流出管48が開けられることにより、第２流出管48を開ける。
【選択図】 図１

Description

この発明は、上水、下水、工水、農水等の水を貯める貯水槽の水位自動制御装置、貯水槽、及び減圧弁の自己自動制御装置に関する。

従来の貯水槽の水位自動制御装置は、貯水槽に水を供給する給水管の開閉を行う給水弁を備えている。この給水弁は、一般にフロート弁からなるものであり、貯水槽の水位の変動に伴ってフロートが昇降動作することにより給水管を開閉するともに、貯水槽の水位が低水位のとき給水管を開け、貯水槽の水位が低水位から上昇して満水水位等の設定水位にに到達したとき給水管を閉じるものとなされている（例えば特許文献１参照。）。

この水位自動制御装置は、貯水槽の水位が常時、設定水位（満水水位）に維持されるように水位を自動制御できるという利点を有している。
実公昭６２−４７８０号公報（請求項１、第１−３図）

しかしながら、上述した従来の水位自動制御装置によれば、貯水槽から排出される水の排出量が少量で且つ水が連続的に排出される場合には、給水弁が頻繁に開閉動作を繰り返すというチャタリング現象が発生し、その結果、水位自動制御装置が故障・損傷したり、あるいは騒音が発生するという難点があった。

また一般に、このような水位自動制御装置が設けられる貯水槽は、電気を使用できる場所はもとより、山奥等の電気を使用できない場所にも設置される場合があることから、水位自動制御装置は電動式ではなく機械的に作動するものであることが望ましい。

この発明は、上述した技術背景に鑑みてなされたもので、その目的は、チャタリングの発生を防止することができ、更に、機械的に動作可能な貯水槽の水位自動制御装置、これを備えた貯水槽、及び減圧弁の自己自動制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る貯水槽の水位自動制御装置は、貯水槽に水を供給する給水管に設けられ、互いに対応するピストン及びシリンダを有するピストン弁からなり、且つ、給水管の一次側の水がシリンダに設けられた流入管を通じてシリンダ室内に流入し、シリンダ室内の水圧が高圧になることにより、ピストンが閉方向に移動して給水管を閉じるものとなされる一方、シリンダ室内の水がシリンダに設けられた第１流出管及び第２流出管を通じて流出し、シリンダ室内の水圧が低圧になることにより、ピストンが開方向に移動して給水管を開けるものとなされた給水弁と、給水弁のシリンダの第１流出管に設けられ、貯水槽の水位の変動に伴って第１フロートが昇降動作することにより第１流出管を開閉するフロート弁からなり、且つ、貯水槽の水位が第１設定水位未満のとき第１流出管を開けるものとなされる一方、貯水槽の水位が第１設定水位以上のとき第１流出管を閉じるものとなされた第１パイロット弁と、給水弁のシリンダの第２流出管に設けられ、貯水槽の水位の変動に伴って第２フロートが昇降動作することにより第２流出管を開閉するフロート弁からなり、且つ、貯水槽の水位が第１設定水位よりも高い第２設定水位未満のとき第２流出管を開けるものとなされる一方、貯水槽の水位が第２設定水位以上のとき第２流出管を閉じるものとなされた第２パイロット弁と、給水弁のシリンダの第２流出管における第２パイロット弁が設けられた位置よりも上流側の位置に設けられ、給水弁のシリンダの第１流出管及び第２流出管がそれぞれ第１パイロット弁及び第２パイロット弁により閉じられることにより、第２流出管を閉じるものとなされる一方、第１流出管及び第２流出管がそれぞれ第１パイロット弁及び第２パイロット弁により開けられることにより、第２流出管を開けるものとなされた第３パイロット弁と、を備えていることを特徴としている（請求項１）。

この貯水槽の水位自動制御装置は、次のように動作する。

＜水位自動制御装置の動作＞
この貯水槽の水位自動制御装置では、貯水槽の水位が低水位から上昇して第１設定水位に到達することにより、給水弁のシリンダの第１流出管が第１パイロット弁により閉じられる。貯水槽の水位が更に上昇して第２設定水位に到達することにより、給水弁のシリンダの第２流出管が第２パイロット弁により閉じられる。このように、貯水槽の水位が低水位から上昇するのに伴って第１流出管及び第２流出管がそれぞれ第１パイロット弁及び第２パイロット弁により順次閉じられることにより、第２流出管が第３パイロット弁により閉じられるとともに、給水弁のシリンダ室内の水圧が高圧（該給水弁の閉動作圧力）になり、もって給水管が給水弁により閉じられる。

一方、貯水槽の水位が第２設定水位から下降して第１設定水位に到達するまでの間、第２流出管が第３パイロット弁により閉じられた状態に維持される。貯水槽の水位が更に下降して第１設定水位未満になったとき、第１流出管が第１パイロット弁によって開けられ、これにより、第２流出管が第３パイロット弁により開けられるとともに、給水弁のシリンダ室内の水圧が低圧（該給水弁の開動作圧力）になり、給水管が給水弁により開けられる。

而して、この貯水槽の水位自動制御装置によれば、貯水槽の水位が第２設定水位（例えば満水水位）から下降して第１設定水位に到達するまでの間、第１流出管が第１パイロット弁により閉じられた状態に維持されることはもとより、第２流出管が第３パイロット弁により閉じられた状態に維持されることから、貯水槽の水位が第２設定水位であって当該貯水槽から排出される水の排出量が少量で且つ水が連続して排出される場合であっても、チャタリングが発生しない。そのため、チャタリングの発生に伴う水位自動制御装置の故障・破損や騒音を防止することができる。

また、上記貯水槽の水位自動制御装置において、第３パイロット弁は、給水弁のシリンダの第２流出管における第３パイロット弁が設けられた位置よりも上流側の位置の水圧で作動するものとなされた水圧作動弁からなることが望ましい（請求項２）。

この場合には、給水弁がピストン弁からなり、第１パイロット弁及び第２パイロット弁がいずれもフロート弁からなり、更に、第３パイロット弁が所定の水圧作動弁からなることから、この水位自動制御装置は、電気を使用することができる場所はもとより、山奥等の電気を使用できない場所であっても、これを使用することができる。なお、この場合において、前記水圧作動弁としては、シリンダ操作弁、ダイヤフラム操作弁等が用いられる。

また、上記貯水槽の水位自動制御装置において、給水弁のシリンダの流入管に、該流入管を流れる水の流量を調節する流量調節弁が設けられていることが望ましい（請求項３）。

この場合には、次のような作用を奏する。

すなわち、この貯水槽の水位自動制御装置では、貯水槽の水位が下降して第１設定水位未満になったとき、給水管の一次側の水が流入管を通じて給水弁のシリンダ室内に流入する。このとき、流入管を流れる水の流速が速い（即ち、単位時間当たりの流量が多い）と、給水管の一次側の水が一気にシリンダ室内へと流入して給水弁が急激に動作する。このような給水弁の急減な動作によって、水位自動制御装置が故障・損傷する虞がある。そこで、このような不具合を解消するために、給水弁のシリンダの流入管に流量調節弁を設けた。この場合によれば、流入管を流れる水の流量（流速）を流量調節弁によって調節することにより、給水弁の急激な動作に伴う水位自動制御装置の故障・損傷を防止することができる。

本発明に係る貯水槽は、上記水位自動制御装置を備えていることを特徴としている（請求項４）。

この場合には、チャタリングの発生を防止することができる水位自動制御装置を備えた貯水槽を提供できる。

本発明に係る減圧弁の自己自動制御装置は、減圧される流体が流通する主管に設けられ、互いに対応するピストン及びシリンダを有するピストン弁からなり、且つ、シリンダ室内の流体圧の変動に伴ってピストンが開閉方向に移動することにより、主管を開閉するものとなされた減圧弁の自己自動制御装置であって、減圧弁は、一次側の流体がシリンダに設けられた流入管を通じてシリンダ室内に流入し、シリンダ室内の流体圧が高圧になることにより、ピストンが閉方向に移動して主管を閉じるものとなされる一方、シリンダ室内の流体がシリンダに設けられた第１流出管及び第２流出管を通じて流出し、シリンダ室内の流体圧が低圧になることにより、ピストンが開方向に移動して主管を開けるものとなされており、減圧弁のシリンダの第１流出管に設けられ、二次側の流体圧で作動するものとなされた流体圧作動弁からなり、且つ、二次側の流体圧が第１設定圧力未満のとき第１流出管を開けるものとなされる一方、二次側の流体圧が第１設定圧力以上のとき第１流出管を閉じるものとなされた第１パイロット弁と、減圧弁のシリンダの第２流出管に設けられ、二次側の流体圧で作動するものとなされた流体圧作動弁からなり、且つ、二次側の流体圧が第１設定圧力よりも高い第２設定圧力未満のとき第２流出管を開けるものとなされる一方、二次側の流体圧が第２設定圧力以上のとき第２流出管を閉じるものとなされた第２パイロット弁と、減圧弁のシリンダの第２流出管における第２パイロット弁が設けられた位置よりも上流側の位置に設けられ、減圧弁のシリンダの第１流出管及び第２流出管がそれぞれ第１パイロット弁及び第２パイロット弁により閉じられることにより、第２流出管を閉じるものとなされる一方、第１流出管及び第２流出管がそれぞれ第１パイロット弁及び第２パイロット弁により開けられることにより、第２流出管を開けるものとなされた第３パイロット弁と、を備えていることを特徴としている（請求項５）。

この減圧弁の自己自動制御装置は、次のように動作するものである。

＜減圧弁の自己自動制御装置の動作＞
この減圧弁の自己自動制御装置では、減圧弁は、一次側の流体圧と二次側の流体圧との圧力差の変動に応じて作動し自己制御するものとなされている。すなわち、この減圧弁の自己自動制御装置では、二次側の流体圧が低圧から上昇して第１設定圧力に到達することにより、減圧弁のシリンダの第１流出管が第１パイロット弁により閉じられる。二次側の流体圧が更に上昇して第２設定圧力に到達することにより、減圧弁のシリンダの第２流出管が第２パイロット弁により閉じられる。このように、二次側の流体圧が低圧から上昇するのに伴って第１流出管及び第２流出管がそれぞれ第１パイロット弁及び第２パイロット弁により順次閉じられることにより、第２流出管が第３パイロット弁により閉じられるとともに、減圧弁のシリンダ室内の流体圧が高圧（該減圧弁の閉動作圧力）になり、これにより、主管が減圧弁により閉じられる。

一方、二次側の流体圧が第２設定圧力から下降して第１設定圧力に到達するまでの間、第２流出管が第３パイロット弁により閉じられた状態に維持される。二次側の流体圧が更に下降して第１設定圧力未満になったとき、第１流出管が第１パイロット弁によって開けられ、これにより、第２流出管が第３パイロット弁により開けられるとともに、減圧弁のシリンダ室内の流体圧が低圧（該減圧弁の開動作圧力）になり、もって主管が減圧弁により開けられる。

而して、この減圧弁の自己自動制御装置は、二次側の流体圧が第２設定圧力から下降して第１設定圧力に到達するまでの間、第１流出管が第１パイロット弁により閉じられた状態に維持されることはもとより、第２流出管が第３パイロット弁により閉じられた状態に維持されることから、この減圧弁の自己自動制御装置を、例えば、貯水槽の水位自動制御装置に適用すると、次のような作用を奏する。すなわち、貯水槽の水位（二次側の流体圧）が第２設定水位（第２設定圧力）であって当該貯水槽から排出される水の排出量が少量で且つ水が連続して排出される場合であっても、チャタリングが発生しない。そのため、チャタリングの発生に伴う装置の故障・破損や騒音を防止することができる。

なお、本発明では、前記流体としては、液体（例えば水）や気体（例えば空気）等が挙げられる。また、前記第１パイロット弁及び第２パイロット弁を構成するそれぞれの流体圧動作弁としては、フロート弁をはじめ、シリンダ操作弁、ダイヤフラム操作弁等が用いられる。また、本発明に係る減圧弁の自己自動制御装置は、例えば貯水槽の水位自動制御装置に適用されるが、これに限定されるものではない。

また、上記減圧弁の自己自動制御装置において、第３パイロット弁は、減圧弁のシリンダの第２流出管における第３パイロット弁が設けられた位置よりも上流側の位置の流体圧で作動するものとなされた流体圧作動弁からなることが望ましい（請求項６）。

この場合には、減圧弁がピストン弁からなり、更に、第１パイロット弁、第２パイロット弁及び第３パイロット弁がいずれも所定の流体圧作動弁からなることから、この減圧弁の自己自動制御装置は、電気を使用することができる場所はもとより、山奥等の電気を使用できない場所であっても、これを使用することができる。なお、この場合において、前記第３パイロット弁を構成する流体圧動作弁としては、シリンダ操作弁、ダイヤフラム操作弁等が挙げられる。

また、上記減圧弁の自己自動制御装置において、減圧弁のシリンダの流入管に、該流入管を流れる流体の流量を調節する流量調節弁が設けられていることが望ましい（請求項７）。

この場合には、次のような作用を奏する。

すなわち、この減圧弁の自己自動制御装置では、二次側の流体圧が下降して第１設定圧力未満になったとき、一次側の水が流入管を通じて給水弁のシリンダ室内に流入する。このとき、流入管を流れる水の流速が速い（即ち、単位時間当たりの流量が多い）と、一次側の水が一気にシリンダ室内に流入して減圧弁が急激に動作する。このような減圧弁の急減な動作によって、減圧弁やその制御装置が故障・損傷するという不具合が生じる虞がある。そこで、このような不具合を解消するために、減圧弁のシリンダの流入管に流量調節弁を設けた。この場合によれば、流入管を流れる水の流量（流速）を流量調節弁によって調節することにより、減圧弁の急激な動作に伴う減圧弁やその制御装置の故障・損傷を防止することができる。

本発明に係る貯水槽の水位自動制御装置によれば、貯水槽の水位が第２設定水位から下降して第１設定水位に到達するまでの間、給水管が閉状態に維持されることから、チャタリングが発生しない。そのため、チャタリングの発生に伴う水位自動制御装置の故障・損傷や騒音を防止することができる。

さらに、上記貯水槽の水位自動制御装置において、第３パイロット弁が所定の水圧作動弁からなる場合には、この水位自動制御装置は、電気を使用することができる場所はもとより、山奥等の電気を使用できない場所であっても、これを使用することができる。

さらに、上記貯水槽の水位自動制御装置において、給水弁のシリンダの流入管に流量調節弁が設けられている場合には、流入管を流れる水の流量を流量調節弁によって調節することにより、給水弁の急減な動作に伴う水位自動制御装置の故障・損傷を防止することができる。

本発明に係る貯水槽によれば、チャタリングの発生を防止することができる。

本発明に係る減圧弁の自己自動制御装置は次のような効果を奏する。すなわち、この減圧弁の自己自動制御装置を、例えば、貯水槽の水位自動制御装置に適用することにより、チャタリングの発生を防止できて、チャタリングの発生に伴う装置の故障・破損や騒音を防止することができる。

さらに、上記減圧弁の自己自動制御装置において、第３パイロット弁が所定の流体圧作動弁からなる場合には、この減圧弁の自己自動制御装置は、電気を使用することができる場所はもとより、山奥等の電気を使用できない場所であっても、これを使用することができる。

さらに、上記減圧弁の自己自動制御装置において、減圧弁のシリンダの流入管に流量調節弁が設けられている場合には、流入管を流れる水の流量を流量調節弁によって調節することにより、減圧弁の急減な動作に伴う減圧弁やその制御装置の故障・損傷を防止することができる。

次に、本発明の好ましい一実施形態について説明する。

図１において、（１）は本発明の一実施形態に係る貯水槽である。この貯水槽（１）は、該貯水槽（１）に水を供給する給水管（２）と、貯水槽（１）に貯められた水を排出する排水管（３）と、貯水槽（１）に貯められた水の水位を自動制御する水位自動制御装置（４）とを備えている。給水管（２）は貯水槽（１）の底部又はその近傍に接続されている。（Ｗ）は、貯水槽（１）内の水である。

また、この貯水槽（１）の水位自動制御装置（４）に、本発明の一実施形態に係る減圧弁の自己自動制御装置（５）が適用されている。

この貯水槽（１）の水位自動制御装置（４）は、図１に示すように、給水弁（40）と第１パイロット弁（10）と第２パイロット弁（20）と第３パイロット弁（30）とを備えている。

前記給水弁（40）は、給水管（２）に設けられており、給水管（２）を流通する水を減圧する減圧弁としても機能している。この給水弁（40）は、互いに対応するピストン（43）及びシリンダ（41）を有するピストン弁からなるものである。

この給水弁（40）において、ピストン（43）は、シリンダ（41）に進退自在に装填されている。このピストン（43）の先端部には弁体（44）が設けられている。この弁体（44）はピストン（43）の進退動作に連動して開閉動作するものとなされている。図１において、（49）は、給水弁（40）の弁体（44）に対応する弁座開口部である。また、（51）はＯ−リングである。なお、本発明では、弁体（44）は、ピストンロッド（図示せず）を介してピストン（43）に設けられていても良いし、本実施形態で示すようにピストンロッドを介さないでピストン（43）に設けられていても良い。

この給水弁（40）は、シリンダ室（42）内の水圧の変動に伴ってピストン（43）が開閉方向に移動することにより、給水管（２）を開閉するものとなされている。すなわち、この給水弁（40）では、シリンダ室（42）内の水圧が高圧（この圧力を「給水弁（40）の閉動作圧力」という。）になることにより、ピストン（43）が進出（即ち閉方向に移動）して給水管（２）を閉じるものとなされる一方（図３参照。）、シリンダ室（42）内の水圧が低圧（この圧力を「給水弁（40）の開動作圧力」という。）になることにより、ピストン（43）が退入（即ち開方向に移動）して給水管（２）を開けるものとなされている。

ここで、この給水弁（40）において、一次側の水圧をＰ₁、弁座開口面積をＡ_V、二次側の水圧をＰ₂（但し、Ｐ₂≦Ｐ₁）、シリンダ室（42）内の水圧をＰ₃（但し、Ｐ₃≦Ｐ₁）、及びシリンダ室（42）側のピストン（43）有効面積をＡ_Pとする。Ａ_Pは、Ａ_P＞Ａ_Vに設定されている。この給水弁（40）では、ピストン（43）を閉方向に移動させる力Ｆ_Cは、Ｆ_C＝Ｐ₃・Ａ_Pで与えられ、またピストン（43）を開方向に移動させる力Ｆ_Oは、Ｆ_O＝Ｐ₁・Ａ_Vで与えられる。そして、この給水弁（40）ではピストン（43）はスムーズに進退移動し、ピストン（43）の移動時に生じる摩擦力を無視できると仮定した場合、Ｆ_C＝Ｆ_O（即ちＰ₃・Ａ_P＝Ｐ₁・Ａ_V）のときピストン（43）は移動せず（即ち現状維持）、Ｆ_C＞Ｆ_O（即ちＰ₃・Ａ_P＞Ｐ₁・Ａ_V）のときピストン（43）は閉方向に移動し、Ｆ_C＜Ｆ_O（即ちＰ₃・Ａ_P・＜Ｐ₁・Ａ_V）のときピストン（43）は開方向に移動するものとなされている。したがって、この給水弁（40）では、シリンダ室（42）内の水圧Ｐ₃がＰ₃＞Ｐ₁・Ａ_V／Ａ_Pのとき、ピストン（43）が進出して給水管（２）を閉じるものとなされる一方、シリンダ室（42）内の水圧Ｐ₃がＰ₃＜Ｐ₁・Ａ_V／Ａ_Pのとき、ピストン（43）が退入して給水管（２）を開けるものとなされている。

この給水弁（40）において、シリンダ（41）には、シリンダ室（42）内に給水管（２）の一次側の水が流入する流入管（45）が設けられている。詳述すると、この流入管（45）の一端部はシリンダ（41）に接続されており、該流入管（45）の他端部は、給水管（２）における給水弁（40）が設けられた位置よりも上流側で且つ給水弁（40）近傍の位置に接続されている。

また、この給水弁（40）のシリンダ（41）の流入管（45）には流量調節弁（50）が設けられている。この流量調節弁（50）は、流入管（45）を流れる水の流量を調節するためのものであり、通常、常時、開状態になっている。

さらに、シリンダ（41）には、シリンダ室（42）内の水が流出する第１流出管（47）と第２流出管（48）が設けられている。本実施形態では、シリンダ（41）には、シリンダ室（42）内の水が流出する流出本管（46）が設けられるとともに、この本管（46）が第１流出管（47）と第２流出管（48）とに分岐している。そして、第１流出管（47）及び第２流出管（48）の下流側の端部は、ともに貯水槽（１）内へ導入されている。

前記第１パイロット弁（10）は、フロート弁からなるものであり、給水弁（40）のシリンダ（41）の第１流出管（47）の下流側の端部に設けられ、貯水槽（１）内に配置されている。すなわち、この第１パイロット弁（10）は、第１フロート（11）を有しており、この第１フロート（11）が貯水槽（１）の水位の変動に伴って昇降動作することにより、該第１パイロット弁（10）の弁体（12）が開閉動作されて第１流出管（47）を開閉するものとなされている。

そして、この第１パイロット弁（10）は、貯水槽（１）の水位が第１設定水位（Ｌ1）未満のとき（図１参照）、第１流出管（47）を開けるものとなされる一方、貯水槽（１）の水位が第１設定水位（Ｌ1）以上のとき（図２及び図３参照）、第１流出管（47）を閉じるものとなされている。この第１設定水位（Ｌ1）は、貯水槽（１）における満水の水位よりも低い水位に設定されている。

前記第２パイロット弁（20）は、フロート弁からなるものであり、給水弁（40）のシリンダ（41）の第２流出管（48）の下流側の端部に設けられ、貯水槽（１）内に配置されている。すなわち、この第２パイロット弁（20）は、前記第１パイロット弁（10）と同じく、第２フロート（21）を有しており、この第２フロート（21）が貯水槽（１）の水位の変動に伴って昇降動作することにより、該第２パイロット弁（20）の弁体（22）が開閉動作されて第２流出管（48）を開閉するものとなされている。

そして、この第２パイロット弁（20）は、貯水槽（１）の水位が第２設定水位（Ｌ2）未満のとき（図１参照）、第２流出管（48）を開けるものとなされる一方、貯水槽（１）の水位が第２設定水位（Ｌ2）以上のとき（図３参照）、第２流出管（48）を閉じるものとなされている。第２設定水位（Ｌ2）は、貯水槽（１）における満水の水位に設定されており、すなわち第１設定水位（Ｌ1）よりも高い水位に設定されている。

前記第３パイロット弁（30）は、給水弁（40）のシリンダ（41）の第２流出管（48）における第２パイロット（20）が設けられた位置よりも上流側の位置で且つ流出本管（46）の第１流出管（47）の分岐位置よりも下流側の位置に設けられている。この第３パイロット弁（30）は、水圧作動弁としてのシリンダ操作弁からなるものであり、互いに対応するピストン（33）及びシリンダ（31）を有している。ピストン（33）にはピストンロッド（33a）を介して弁体（34）が設けられている。この弁体（34）はピストン（33）の移動動作に連動して開閉動作するものとなされている。また、このシリンダ操作弁は調圧バネ（35）付きのものである。

この第３パイロット弁（30）は、給水弁（40）のシリンダ（41）の第２流出管（48）における第３パイロット弁（30）が設けられた位置よりも上流側の位置の水圧で作動するものとなされている。すなわち、この第３パイロット弁（30）のシリンダ（31）には、第２流出管（48）における第３パイロット弁（30）が設けられた位置よりも上流側の水がシリンダ室（32）内に流入及び流出する流出入管（36）が設けられている。詳述すると、この流出入管（36）の一端部は第３パイロット弁（30）のシリンダ（41）に接続されており、該流出入管（36）の他端部は、第２流出管（48）における第３パイロット弁（30）が設けられた位置よりも上流側の位置で且つ流出本管（36）の第１流出管（47）の分岐位置よりも下流側の位置に接続されている。

そして、この第３パイロット弁（30）では、給水弁（40）のシリンダ（41）の第１流出管（47）及び第２流出管（48）がそれぞれ第１パイロット弁（10）及び第２パイロット弁（20）により閉じられることにより、第３パイロット弁（30）のシリンダ室（32）内の水圧が高圧になり、ピストン（33）に作用する力が調圧バネ（35）の力よりも大きくなることにより、第３パイロット弁（30）が第２流出管（48）を閉じるものとなされている。一方、第１流出弁（47）及び第２流出弁（48）がそれぞれ第１パイロット弁（10）及び第２パイロット弁（20）により開けられることにより、第３パイロット弁（30）のシリンダ室（32）内の水圧が低圧になり、ピストン（33）に作用する力が調圧バネ（35）の力よりも小さくなることにより、第３ピストン弁（30）が第２流出管（48）を開けるものとなされている。

而して、本実施形態の貯水槽（１）の水位自動制御装置（４）は、次のように動作する。

まず、図１に示すように、貯水槽（１）の水位が第１設定水位（L1）よりも低い水位（この水位を「低水位」という。）のとき、第１パイロット弁（10）、第２パイロット弁（20）及び第３パイロット弁（30）はいずれも開状態になっており、すなわち給水弁（40）のシリンダ（41）の第１流出管（47）及び第２流出管（48）はいずれも開いている。そのため、給水弁（40）のシリンダ室（42）内には流入管（45）を通じて一次側の水が流入しているけれども、この流入したシリンダ室（42）内の水は、第１流出管（47）及び第２流出管（48）を通じて貯水槽（１）内へ流出している。その結果、給水弁（40）のシリンダ室（42）内の水圧は低圧になっており、そのためピストン（43）は退入しており、給水管（２）は開いている。したがって、給水管（２）から水が貯水槽（１）に供給される。

給水管（２）からの水の供給によって、貯水槽（１）の水位が低水位から徐々に上昇する。

そして、図２に示すように、貯水槽（１）の水位が第１設定水位（Ｌ1）に到達すると、第１パイロット弁（10）が閉作動し、給水弁（40）のシリンダ（41）の第１流出管（47）が第１パイロット弁（10）によって閉じられる。一方、第２パイロット弁（20）と第３パイロット弁（30）はともに開状態であり、つまり給水弁（40）のシリンダ（41）の第２流出管（48）は開いている。そのため、給水弁（40）のシリンダ室（42）内の水は、第２流出管（48）を通じて流出する。その結果、給水弁（40）のシリンダ室（42）内の水圧はまだ低圧であり、そのためピストン（44）は退入しており、給水管（２）は開いている。

図３に示すように、貯水槽（１）の水位が更に上昇して第２設定水位（Ｌ2）（即ち満水水位）に到達すると、第２パイロット弁（20）が閉作動し、給水弁（40）のシリンダ（41）の第２流出管（48）が第２パイロット弁（20）によって閉じられる。これにより、給水弁（40）のシリンダ室（42）内の水圧が高圧（該給水弁（40）の閉動作圧力）になり、そのためピストン（44）が進出し、給水管（２）が給水弁（40）によって閉じられ、もって貯水槽（１）への水の供給が停止される。さらに、こうして第２流出管（48）が第２パイロット弁（20）により閉じられることにより、第３パイロット弁（30）では、給水弁（40）のシリンダ（41）の第２流出管（48）における第３パイロット弁（30）が設けられた位置よりも上流側の位置の水圧が流出入管（36）を通じて第３パイロット弁（30）のシリンダ室（32）内の水を加圧する。これにより、該シリンダ室（32）内の水圧が高圧になって、ピストン（33）に作用する力が調圧バネ（35）の力よりも大きくなる結果、第２流出管（48）が第３パイロット弁（30）により閉じられる。なお、このとき貯水槽（１）の水位は第１設定水位（Ｌ1）を超えていることから、第１パイロット弁（10）の第１フロート（11）は水中に位置し、そのため第１流出管（47）は第１パイロット弁（10）により閉じられた状態に維持されている。

この満水状態の貯水槽（１）の水（Ｗ）が排水管（３）から排出されると、図４に示すように、貯水槽（１）の水位が第２設定水位（Ｌ2）から下降し、これにより第２パイロット弁（20）が開状態になる。そして、貯水槽（１）の水位が第２設定水位（Ｌ2）から下降して第１設定水位（Ｌ1）に到達するまでの間においては、第１パイロット弁（10）は閉状態であり、すなわち第１流出管（47）は第１パイロット弁（10）により閉じられた状態に維持されている。そのため、第２流出管（48）における第３パイロット弁（30）が設けられた位置よりも上流側の位置の水圧は、高圧に維持されており、そのため第３パイロット弁（30）は閉状態になっている。したがって、第２流出管（48）は第３パイロット弁（30）により閉じられた状態に維持されている。

そして、貯水槽（１）の水位が更に下降して第１設定水位（Ｌ1）未満になったとき、図１に示すように、第１パイロット弁（10）が開動作し、これにより給水弁（40）のシリンダ（41）の第１流出管（47）が第１パイロット弁（10）により開けられる。これにより、給水弁（40）のシリンダ室（42）内の水が第１流出管（47）を通じて流出する。この結果、給水弁（40）のシリンダ室（42）内の水圧が低圧になり、そのためピストン（42）が退入し、給水管（２）が給水弁（40）によって開けられ、もって給水管（１）から水が貯水槽（１）に供給される。さらに、こうして第１流出管（47）が第１パイロット弁（10）により開けられることにより、第２流出管（48）における第３パイロット弁（30）が設けられた位置よりも上流側の位置の水圧が低圧になり、そのため第３パイロット弁（30）のシリンダ室（32）内の水が流出入管（36）を通じて流出し、該シリンダ室（42）の水圧が減圧される。これにより、該シリンダ室（42）内の水圧が低圧になって、ピストン（33）に作用する力が調圧バネ（35）の力よりも小さくなる結果、第２流出管（48）が第３パイロット弁（30）により開けられる。また、給水弁（40）では、シリンダ室（42）内の水が第１流出管（47）を通じて流出するするのに伴い、一次側の水が流入管（50）を通じてシリンダ室（42）内に流入する。

而して、上記貯水槽（１）の水位自動制御装置（４）によれば、図４に示すように、貯水槽（１）の水位が第２設定水位（Ｌ2）から下降して第１設定水位（Ｌ1）に到達するまでの間、第１流出管（47）が第１パイロット弁（10）により閉じられた状態に維持されることはもとより、第２流出管（48）が第３パイロット弁（30）により閉じられた状態に維持されていることから、貯水槽（１）の水位が第２設定水位（Ｌ2）（即ち満水水位）であって当該貯水槽（１）から排出される水の排出量が少量で且つ水が連続して排出される場合であっても、チャタリングが発生しない。そのため、チャタリングの発生に伴う水位自動制御装置（４）の故障・損傷や騒音を防止することができる。

さらに、この水位自動制御装置（４）では、給水弁（40）がピストン弁からなり、第１パイロット弁（10）及び第２パイロット弁（20）がいずれもフロート弁からなり、更に、第３パイロット弁（30）がシリンダ操作弁からなることから、この水位自動制御装置（４）は、電気を使用することができる場所はもとより、山奥等の電気を使用できない場所であっても、これを使用することができる。

しかも、給水弁（40）のシリンダ（41）の流入管（45）には流量調節弁（50）が設けられているので、この水位自動制御装置（４）は次のような作用を奏する。

すなわち、この水位自動制御装置（４）では、上述したように、貯水槽（１）の水位が下降して第１設定水位（Ｌ1）未満になったとき、給水管（２）の一次側の水が流入管（45）を通じて給水弁（40）のシリンダ室（42）内に流入する。このとき、流入管（45）を流れる水の流速が速い（即ち、単位時間当たりの流量が多い）と、一次側の水が一気にシリンダ室（42）内に流入して給水弁（40）が急激に動作する。このような給水弁（40）の急減な動作によって、水位自動制御装置（４）が故障・損傷する虞がある。そこで、このような不具合を解消するために、流入管（45）に流量調節弁（50）が設けられている。したがって、この水位自動制御装置（４）によれば、流入管（45）を流れる水の流量（流速）を流量調節弁（45）により予め調節しておくことにより、給水弁（40）の急激な動作に伴う水位自動制御装置（４）の故障・損傷を防止することができる。

而して、本発明に係る貯水槽の水位自動制御装置は、上記実施形態に示したものに限定されるものではなく、様々に設定変更可能である。

例えば、上記実施形態では、第３パイロット弁（30）は、シリンダ操作弁からなるものであるが、本発明では、ダイヤフラム操作弁からなるものであっても良いし、他の水圧作動弁からなるものであっても良い。

而して、本実施形態の減圧弁の自己制御装置（５）では、上記貯水槽（１）の水位自動制御装置（４）において、給水管（２）が「主管」、給水弁（40）が「減圧弁」、水が「流体」、水圧が「流体圧」、貯水槽（１）の水位が「二次側の流体圧」、第１設定水位（Ｌ1）が「第１設定圧力」、第２設定水位（Ｌ2）が「第２設定圧力」に対応し、また、第１パイロット弁（10）及び第２パイロット弁（20）を構成しているそれぞれのフロート弁が「流体圧作動弁」に対応し、また、第３パイロット弁（30）を構成しているシリンダ操作弁が「流体圧動作弁」に対応している。したがって、上記貯水槽（１）の水位自動制御装置（４）の説明において、給水管（２）を「主管」、給水弁（40）を「減圧弁」、水を「流体」、水圧を「流体圧」、貯水槽（１）の水位を「二次側の流体圧」、第１設定水位（Ｌ1）を「第１設定圧力」、第２設定水位（Ｌ2）を「第２設定圧力」、フロート弁を「流体圧作動弁」、及びシリンダ操作弁を「流体圧動作弁」に読み替えることにより、当業者であれば本実施形態の減圧弁の自己制御装置（５）の構成は容易に理解されるであろう。

本発明に係る貯水槽の水位自動制御装置は、上水、下水、工水、農水等の水を貯める貯水槽に適用可能である。

本発明に係る貯水槽は、上水、下水、工水、農水等の水を貯める貯水槽として利用可能である。

本発明に係る減圧弁の自己自動制御装置は、上水、下水、工水、農水等の水を貯める貯水槽の水位自動制御装置に適用可能である。

本発明の一実施形態に係る貯水槽を示す、水位が低水位のときの断面図である。 同貯水槽の水位が上昇して第１設定水位に到達したときの断面図である。 同貯水槽の水位が更に上昇して第２設定水位に到達したときの断面図である。 同貯水槽の水位が第２設定水位から下降したときの断面図である。

符号の説明

１：貯水槽
２：給水管（主管）
４：貯水槽の水位自動制御装置
５：減圧弁の自己自動制御装置
10：第１パイロット弁（第１流体圧動作弁）
20：第２パイロット弁（第２流体圧動作弁）
30：第３パイロット弁（第３流体圧動作弁）
31：シリンダ
40：給水弁
41：シリンダ
42：シリンダ室
43：ピストン
44：弁体
45：流入管
46：流出本管
47：第１流出管
48：第２流出管
50：流量調節弁

Claims (7)

1. 貯水槽に水を供給する給水管に設けられ、互いに対応するピストン及びシリンダを有するピストン弁からなり、且つ、給水管の一次側の水がシリンダに設けられた流入管を通じてシリンダ室内に流入し、シリンダ室内の水圧が高圧になることにより、ピストンが閉方向に移動して給水管を閉じるものとなされる一方、シリンダ室内の水がシリンダに設けられた第１流出管及び第２流出管を通じて流出し、シリンダ室内の水圧が低圧になることにより、ピストンが開方向に移動して給水管を開けるものとなされた給水弁と、
   給水弁のシリンダの第１流出管に設けられ、貯水槽の水位の変動に伴って第１フロートが昇降動作することにより第１流出管を開閉するフロート弁からなり、且つ、貯水槽の水位が第１設定水位未満のとき第１流出管を開けるものとなされる一方、貯水槽の水位が第１設定水位以上のとき第１流出管を閉じるものとなされた第１パイロット弁と、
   給水弁のシリンダの第２流出管に設けられ、貯水槽の水位の変動に伴って第２フロートが昇降動作することにより第２流出管を開閉するフロート弁からなり、且つ、貯水槽の水位が第１設定水位よりも高い第２設定水位未満のとき第２流出管を開けるものとなされる一方、貯水槽の水位が第２設定水位以上のとき第２流出管を閉じるものとなされた第２パイロット弁と、
   給水弁のシリンダの第２流出管における第２パイロット弁が設けられた位置よりも上流側の位置に設けられ、給水弁のシリンダの第１流出管及び第２流出管がそれぞれ第１パイロット弁及び第２パイロット弁により閉じられることにより、第２流出管を閉じるものとなされる一方、第１流出管及び第２流出管がそれぞれ第１パイロット弁及び第２パイロット弁により開けられることにより、第２流出管を開けるものとなされた第３パイロット弁と、を備えていることを特徴とする貯水槽の水位自動制御装置。
2. 第３パイロット弁は、給水弁のシリンダの第２流出管における第３パイロット弁が設けられた位置よりも上流側の位置の水圧で作動するものとなされた水圧作動弁からなる請求項１記載の貯水槽の水位自動制御装置。
3. 給水弁のシリンダの流入管に、該流入管を流れる水の流量を調節する流量調節弁が設けられている請求項１又は２記載の貯水槽の水位自動制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項記載の水位自動制御装置を備えていることを特徴とする貯水槽。
5. 減圧される流体が流通する主管に設けられ、互いに対応するピストン及びシリンダを有するピストン弁からなり、且つ、シリンダ室内の流体圧の変動に伴ってピストンが開閉方向に移動することにより、主管を開閉するものとなされた減圧弁の自己自動制御装置であって、
   減圧弁は、一次側の流体がシリンダに設けられた流入管を通じてシリンダ室内に流入し、シリンダ室内の流体圧が高圧になることにより、ピストンが閉方向に移動して主管を閉じるものとなされる一方、シリンダ室内の流体がシリンダに設けられた第１流出管及び第２流出管を通じて流出し、シリンダ室内の流体圧が低圧になることにより、ピストンが開方向に移動して主管を開けるものとなされており、
   減圧弁のシリンダの第１流出管に設けられ、二次側の流体圧で作動するものとなされた流体圧作動弁からなり、且つ、二次側の流体圧が第１設定圧力未満のとき第１流出管を開けるものとなされる一方、二次側の流体圧が第１設定圧力以上のとき第１流出管を閉じるものとなされた第１パイロット弁と、
   減圧弁のシリンダの第２流出管に設けられ、二次側の流体圧で作動するものとなされた流体圧作動弁からなり、且つ、二次側の流体圧が第１設定圧力よりも高い第２設定圧力未満のとき第２流出管を開けるものとなされる一方、二次側の流体圧が第２設定圧力以上のとき第２流出管を閉じるものとなされた第２パイロット弁と、
   減圧弁のシリンダの第２流出管における第２パイロット弁が設けられた位置よりも上流側の位置に設けられ、減圧弁のシリンダの第１流出管及び第２流出管がそれぞれ第１パイロット弁及び第２パイロット弁により閉じられることにより、第２流出管を閉じるものとなされる一方、第１流出管及び第２流出管がそれぞれ第１パイロット弁及び第２パイロット弁により開けられることにより、第２流出管を開けるものとなされた第３パイロット弁と、を備えていることを特徴とする減圧弁の自己自動制御装置。
6. 第３パイロット弁は、減圧弁のシリンダの第２流出管における第３パイロット弁が設けられた位置よりも上流側の位置の流体圧で作動するものとなされた流体圧作動弁からなる請求項５記載の減圧弁の自己自動制御装置。
7. 減圧弁のシリンダの流入管に、該流入管を流れる流体の流量を調節する流量調節弁が設けられている請求項５又は６記載の減圧弁の自己自動制御装置。

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