JP2006307523A - Water tank - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば農業用水、上下水道、工業用水等の分水工(分水槽)などの水槽に関する。 The present invention relates to a water tank such as a diversion work (a water diversion tank) such as agricultural water, water and sewage, and industrial water.
近年、農業用水路などのパイプライン化が進展する中で、種々の利点から送水路系にオープンタイプ形式が採用される場合が多い。オープンタイプ形式の送水路系においては、例えば、路線上の落差、区間距離などに応じた所要地点に用水分配用の分水工(調圧スタンド)を階段状に配置している。 In recent years, with the development of pipelines for agricultural waterways and the like, an open type system is often adopted for the waterway system due to various advantages. In the open-type water supply channel system, for example, a water diversion work (pressure adjustment stand) for distributing water is arranged in a stepped manner at a required point according to a drop on a route, a section distance, and the like.
分水工としては、例えば図8に示すように、水槽301の内部に堰(クレスト)302を設け、流入管303から水槽301内に流入した用水を、堰302をオーバーフロー(越流)させることにより、下流管304への送水水量を調整(調圧)するオーバーフロー型の分水工が多く用いられている。
For example, as shown in FIG. 8, a weir (crest) 302 is provided inside the
このようなオーバーフロー型の分水工では、落下水脈により静水中に発生する気泡により下流管路に空気が混入(連行)するという問題がある。 In such an overflow-type water diversion work, there is a problem that air is mixed (entrained) into the downstream pipe line by bubbles generated in still water due to the falling water vein.
ここで、農林水産省構造改善局監修の土地改良事業計画設計基準・設計「パイプライン」基準書・技術書(1998)では、管路の中に空気が混入されると、通水障害、凸部では空気塊の形成による管内跳水及び脈動減少等の発生が見られ、安定的な送水に支障をきたすため、管路内に空気を混入させない設計がパイプラインでは原則であるという点が指摘されている。 Here, in the land improvement project plan design standard / design “pipeline” standard document / technical manual (1998) supervised by the Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries, the improvement plan of the land improvement project In some areas, the occurrence of air jumps and pulsation reduction due to the formation of air masses is observed, and it is impeded that stable water supply is disturbed. ing.
オーバーフロー型の分水工において、下流管路への空気混入を防止する方法としては、図8に示すように、堰302から流出口301bまでの距離(槽長さ)LをL=4D〜5D(D:流出管の内径)として水槽301内にエアトラップを設けるとともに、下流管304内に混入した空気を排除する空気抜き管305を設けるという方法が採られている。
In the overflow type diversion work, as a method for preventing air from entering the downstream pipe, as shown in FIG. 8, the distance (tank length) L from the
また、下流管路への空気混入を防止する構造として、特許文献1に、流入水槽に空気集積槽を接続管を介して接続し、その流入水槽と接続管との接続部から空気集積槽の下流壁までの距離を本管(下流管路)の直径の4倍以上とした構造の空気排除装置が提案されている。
In addition, as a structure for preventing air from entering the downstream pipe line, in
さらに、特許文献2に、上流水槽における落下流入水槽と排出管との間に、当該排出管の断面積よりも大きな断面積を有し、上部が開放された空気集積槽を設けるとともに、落下流入水槽と空気集積槽とを、排出管よりも大きな断面積を有する接続管にて接続することにより、落下流入水槽に流入する水に混入した気泡を分水工装置の領域内で排除する構造の分水工装置が提案されている。
ところが、図8に示す構造の分水工では、空気混入を効果的に防止するために槽長さLを大きくする必要があり、水槽の規模がどうして大きくなってしまう。また、下流管路内に混入した空気を排除する空気抜き管を設けているが、管路内での空気塊の形成により、空気抜き管内に跳水が発生するという問題がある。 However, in the water diversion work having the structure shown in FIG. 8, it is necessary to increase the tank length L in order to effectively prevent air mixing, and the scale of the water tank becomes large. Moreover, although the air vent pipe which excludes the air mixed in in the downstream pipe line is provided, there exists a problem that a water jump arises in an air vent pipe by formation of the air mass in a pipe line.
一方、特許文献1記載の空気排除装置では、流入水槽に加えて、接続管及び空気集積槽が必要であるため、図8に示す構造と同様に、装置全体としては大型となってしまう。また、特許文献2記載の分水工装置においても、1つの管路系に複数の槽を設けていることから、大幅なコンパクト化は達成できない。
On the other hand, the air rejection apparatus described in
本発明はそのような実情に鑑みてなされたもので、下流管路内への空気の混入を効率的に排除することができ、しかも槽全体の規模をコンパクトにすることが可能な水槽の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a water tank that can efficiently eliminate the entry of air into the downstream pipe and that can reduce the overall scale of the tank. With the goal.
本発明の水槽は、槽本体と、前記槽本体に設けられた流入管及び流出管と、前記槽本体の内部に配置されたらせん案内路付き縦管とを備え、前記らせん案内路付き縦管が、上端部に流入用の開口が設けられ、下端部に流出口が設けられた管本体と、前記管本体の中心軸に沿って上下方向に延びる中心筒と、前記中心筒の外周面にらせん状に形成されたらせん案内板を有し、前記管本体の流出口に前記流出管の一端が接続され、当該流出管の他端が前記槽本体の外部へと導かれていることを特徴としている。 The water tank of the present invention includes a tank body, an inflow pipe and an outflow pipe provided in the tank body, and a vertical pipe with a spiral guide path disposed inside the tank body, and the vertical pipe with the spiral guide path. However, an inflow opening is provided at the upper end and an outlet is provided at the lower end, a center tube extending in the vertical direction along the center axis of the tube body, and an outer peripheral surface of the center tube. It has a spiral guide plate formed in a spiral shape, one end of the outflow pipe is connected to the outlet of the pipe body, and the other end of the outflow pipe is led to the outside of the tank body. It is said.
本発明の水槽においては、まず、流入管から槽本体内に流入した流入水が槽本体内に貯留し、その貯留水の水面が槽本体内への流入水の流入とともに上昇する。次に、貯留水の水面が、らせん案内路付き縦管の管本体の上端部の流入用開口に達した時点(水面が開口下端よりも高いレベルになった時点)で、その上端部の開口を通じてらせん案内路付き縦管に貯留水が流入する。そして、らせん案内路付き縦管に流入した流入水は、らせん案内板に沿って旋回しながら下方に流れ、管本体の下部の流出口から流出管を通じて槽外部へと流出する。 In the water tank of the present invention, first, the inflow water flowing into the tank body from the inflow pipe is stored in the tank body, and the water level of the stored water rises with the inflow of the inflow water into the tank body. Next, when the water level of the stored water reaches the inflow opening at the upper end of the pipe body of the vertical pipe with a spiral guideway (when the water level is higher than the lower end of the opening), the opening at the upper end The stored water flows into the vertical pipe with a spiral guideway. And the inflow water which flowed into the vertical pipe with the spiral guide path flows downward while turning along the spiral guide plate, and flows out from the outlet at the lower part of the pipe body to the outside of the tank through the outflow pipe.
このように、本発明の水槽では、槽本体に流入した流入水をらせん案内路付き縦管によってらせん状に旋回させながら流下させているので、流下する水流に空気が混入することを抑制することができる。しかも、流下水流に空気が混入しても、その混入空気は中心筒を通じて水槽上方へと逃がすことができる。従って、槽長さを大きくしてエアトラップを形成したり、空気集積槽を別途に設ける等の手段を講じることなく、規模の小さい水槽で下流管路内への空気混入を効率よく排除することができる。 As described above, in the water tank of the present invention, the inflowing water that has flowed into the tank body is caused to flow while spirally swirling with a vertical tube with a spiral guide path, so that it is possible to suppress air from being mixed into the flowing water flow. Can do. Moreover, even if air is mixed into the downstream water flow, the mixed air can escape through the central cylinder to the upper side of the water tank. Therefore, it is possible to efficiently eliminate the entry of air into the downstream pipe with a small-scale water tank without taking measures such as forming an air trap by increasing the tank length or providing a separate air accumulation tank. Can do.
本発明の水槽において、らせん案内路付き縦管の管本体の上端部に対し上下方向に変位自在に設けられた弁体と、槽本体内の水面に浮上可能に設けられたフロートとを有し、槽本体内の水面変動に伴う前記フロートの上下動に連動して弁体が移動して、らせん案内路付き縦管の管本体の上端部の開口から当該管本体内に流入する流入水の量を調整する構造の定量機能部を設けておいてもよい。 In the water tank of the present invention, it has a valve body that is displaceable in the vertical direction with respect to the upper end portion of the pipe body of the vertical pipe with a spiral guide path, and a float that can be floated on the water surface in the tank body. The valve body moves in conjunction with the vertical movement of the float accompanying the fluctuation of the water surface in the tank body, and the inflowing water flowing into the pipe body from the opening at the upper end of the pipe body of the vertical pipe with a spiral guideway You may provide the fixed_quantity | quantitative_function part of the structure which adjusts quantity.
本発明によれば、下流管路内への混入空気を効率よく排除することができるので、安定的な送水を実現することができる。しかも、従来のオープンタイプの分水工で行われていた対策、例えば槽長さを大きくしてエアトラップを形成したり、空気集積槽を別途に設ける等の手段を講じることなく、小さな規模の水槽にて管路への混入空気を排除することができるので、水槽全体のコンパクト化を達成できる。さらに、水槽の建設工期の短縮等による経費削減も図ることができる。 According to the present invention, since the mixed air into the downstream pipe can be efficiently removed, stable water supply can be realized. In addition, measures that have been taken in conventional open-type water diversion work, such as forming an air trap by increasing the tank length, or providing a separate air accumulation tank, are not required. Since the air mixed in the pipe line can be eliminated in the water tank, the entire water tank can be made compact. In addition, the cost can be reduced by shortening the construction period of the aquarium.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の水槽の一例を示す縦断面図である。図2はその水槽の平面図である。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of the water tank of the present invention. FIG. 2 is a plan view of the water tank.
この例の水槽1は、例えば、農業用水路の送水経路のパイプラインのうち、オープンタイプ形式の送水路系において、路線上の落差、区間距離などに応じた所要地点に設置される用水分配用の分水工として使用される水槽であって、槽本体(例えばコンクリート製)2と、この槽本体2の内部に設置された3本のらせん案内路付き縦管(例えば樹脂製)5・・5とを備えている。
The
槽本体2は直方体形状で上方が開放されている。槽本体2の側壁には、流入管3が接続される流入口2aと、流出管4の貫通用の貫通穴2bが設けられている。流入口2aは、後述するらせん案内路付き縦管5の管本体51の上端よりも下方となる位置に設けられている。また、貫通穴2bは流入口2aよりも下方となる位置に設けられている。
The
らせん案内路付き縦管5は、上端に流入用の開口51aが設けられ、下端部に流出口51bが設けられた管本体51と、管本体51の中心軸に沿って鉛直方向に延びる中心筒(空気抜き用パイプ)52と、この中心筒52の外周面にらせん状に形成されたらせん案内板53とを備えている。管本体51の流出口51bは接続短管54を介して流出管4に連通している。流出管4は、槽本体2の側壁の貫通穴2bを通じて槽本体2の外部に突出している。
The
中心筒52の上端は管本体51の上端よりも上方に位置している。また、中心筒52の下端は、管本体51の高さ方向の略中央部位に位置している。
The upper end of the
以上の構造の水槽1においては、まず、流入管3から槽本体2内に流入した用水が槽本体2内に貯留し、その貯留水の水面WLが槽本体2内への用水の流入とともに上昇する。そして、貯留水の水面WLが、らせん案内路付き縦管5の管本体51の上端を越えた時点で、用水が管本体51の上端周縁を越流し、その上端周縁の全周から開口51aを通じてらせん案内路付き縦管5に流入する。らせん案内路付き縦管5に流入した流入水は、らせん案内板53に沿って旋回しながら下方に流れ、管本体51の下部の流出口51bから接続短管54及び流出管4を通じて槽外部へと流出する。
In the
このように、この例の水槽1では、分水する用水をらせん案内路付き縦管5によってらせん状に旋回させながら流下させているので、流下する水流に空気が混入することを抑制することができる。しかも、らせん案内路付き縦管5に用水が流入する際に、ある程度の空気は連行されても、その空気は中心筒52を通じて、槽本体2内の貯留水の水面WLの上方へと逃がすことができる。従って、従来のオープンタイプの分水工で行われていた対策、例えば槽長さを大きくしてエアトラップを形成したり、空気集積槽を別途に設ける等の手段を講じることなく、規模の小さい水槽で下流管路内への空気混入を効率よく排除することができる。
Thus, in the
ここで、以上の例の構造に加えて、図3に示すように、流出管4の管内部と槽本体2内の上部とを連通する空気抜き管6を設けておいてもよい。
Here, in addition to the structure of the above example, as shown in FIG. 3, an air vent pipe 6 that communicates the inside of the
また、以上の例の構造に加えて、槽本体2の流入口2aとらせん案内路付き縦管5との間に、流量調整用の堰を設けておいてもよい。
Moreover, in addition to the structure of the above example, a weir for adjusting the flow rate may be provided between the
なお、以上の例では、槽本体2内に3本のらせん案内路付き縦管5を配置しているが、本発明はこれに限られることなく、らせん案内路付き縦管5の本数は任意であり、分水を行う箇所の数等に応じた本数とすればよい。また、槽本体2内に1本のらせん案内路付き縦管5を配置してもよい。
In the above example, the three
−他の実施形態−
図4及び図5は本発明の水槽の他の例を要部構造を模式的に示す図である。
-Other embodiments-
4 and 5 are diagrams schematically showing the main structure of another example of the water tank of the present invention.
この例では、図1に示す構造の水槽1において、らせん案内路付き縦管5の上部に定量分水機能部100を設けている点に特徴がある。
In this example, the
定量分水機能部100は、弁体101、保持プレート102、一対のリンク機構103,103、及び、槽本体2内の水面に浮上可能なフロート104などを備えている。
The quantitative water
弁体101は、下方が開口された円筒体(キャップ形状)であって、らせん案内路付き縦管5の上部に配置される。弁体101は、その外径が管本体51の内径よりも僅かに小さい寸法に加工されており、らせん案内路付き縦管5の管本体51の内壁面に沿って上下方向に摺動自在となっている。弁体101は一対のリンク機構103,103によって保持されている。
The
保持プレート102は円形プレートであって、らせん案内路付き縦管5の管本体51上端に固着されており、この保持プレート102によって管本体51の上端開口が閉鎖されている。
The holding
弁体101の側壁には、複数の円形開口101a・・101aが周方向に所定のピッチで設けられている。また、これら弁体101の円形開口101a・・101aに対応して、らせん案内路付き縦管5の管本体51の上端部に円形開口51c・・51cが設けられており、図4(A)及び図5(A)に示す状態(全開状態)で弁体101の各円形開口101a・・101aと管本体51の各円形開口51c・・51cとがそれぞれ一致するようになっている。
On the side wall of the
各リンク機構103は、上下動ロッド131、連結ロッド132、支持ロッド133、及び、フロート用ロッド134等によって構成されており、上下動ロッド131の下端に弁体101が取り付けられている。また、フロート用ロッド134の下端にフロート104が取り付けられている。なお、上下動ロッド131は保持プレート102を貫通している。また、上下動ロッド131は、各リンク機構103においてそれぞれ2本ずつ設けられているが、他の構成部材である連結ロッド132、支持ロッド133及びフロート用ロッド134についても、それぞれ2本ずつ設けておいてもよいし、1本ずつであってもよい。
Each
上下動ロッド131の上端は連結ロッド132を介してフロート用ロッド134に連結されている。連結ロッド132は支持ロッド133によって支持されており、その支持ロッド133の下端が保持プレート102に、当該支持ロッド133が垂直方向に沿うように固定されている。
The upper end of the vertically moving
以上の構造の定量分水機能部100において、まず、図4(A)及び図5(A)の状態(全開状態)から、水位WLが低下し、槽本体2内の水面に浮上しているフロート104が下降すると、このフロート104の下降に伴って弁体101が上昇し、弁体101の円形開口101a・・101aとらせん案内路付き縦管5の管本体51の円形開口51c・・51cとの位置ずれ(上下方向の位置ずれ)が生じてらせん案内路付き縦管5への用水の流入量が少なくなる。さらに水位WLが低下してフロート104が下降し、弁体101が更に上昇すると、その上昇過程において、弁体101の円形開口101a・・101aとらせん案内路付き縦管5の管本体51の円形開口51c・・51cとの位置が完全にずれ、弁体101の側壁によって管本体51の円形開口51c・・51cが完全に閉鎖される(送水停止)。なお、弁体101の上昇端は保持プレート102によって規制される。
In the quantitative water
一方、図4(B)及び図5(B)の状態(閉鎖状態)から、水位WLが上昇してフロート104が上昇して弁体101が下降すると、その下降過程において、弁体101の円形開口101a・・101aとらせん案内路付き縦管5の管本体51の円形開口51c・・51cの一部が一致して、らせん案内路付き縦管5に用水が流入するようになる。また、それら弁体101の円形開口101a・・101aと管本体51の円形開口51c・・51cとの一致度に応じてらせん案内路付き縦管5への用水の流入量が変化する。
On the other hand, when the water level WL rises and the
このように、この例の定量分水機能部100によれば、槽本体2内の水面変動に伴うフロート104の上昇・下降に連動して弁体101が下降・上昇し、その弁体101の上下動により、らせん案内路付き縦管5への用水の流入量(送水量)が調整されるので、槽本体2内の水位WLをほぼ一定に保つことができる。
As described above, according to the quantitative water
以下、本発明の実施例を比較例とともに説明する。 Examples of the present invention will be described below together with comparative examples.
<実施例1>
図1及び図2の水槽1と同様な構造のモデルを作製し、その水槽モデルM1の各部の寸法を図6に示す値とした。また、流入管3及び流出管4の内径をともにφ25mmとし、らせん案内路付き縦管5の高さを300mm、管本体51の内径をφ50mm、中心筒52の内径をφ16.5mmとした。ただし、らせん案内路付き縦管5は1本とした。
<Example 1>
A model having the same structure as that of the
このような水槽モデルM1を用い、図6に示すように、流入管3に水道水を供給する給水管7を接続するとともに、流出管4に下流管8を接続した。また、流出管4に空気抜き管16を接続した。空気抜き管16は、流出管4から上方に直線上に延びる管(内径:φ5mm)とし、上端を開放した状態で設置した。なお、水槽モデルM1及び各管は透明体とし、槽内及び管内に流れる水の水流を観察できるようにした。
Using such a water tank model M1, as shown in FIG. 6, a
そして、水槽モデルM1を所定高さ位置(例えば高さ=300mm)に設置し、流入管3に水道水を流量=0.5L/sで供給して、槽本体2内に水道水を貯留し、その貯留水の水位をらせん案内路付き縦管5の管本体51の上端よりも高くした状態を保持して、オーバーフローによりらせん案内路路付き縦管5内に水を流入・流下させた。このようにした状態で、流出管4、下流管8及び空気抜き管16の各内部の状況を目視にて確認したところ、流出管4及び下流管8の内部には空気溜まりが発生しておらず、空気抜き管16への水の噴出も見られなかった。また、流下状況を観察したところ、下流管8への流下量が安定しており、槽本体2内の水位WLの変動の見られなかった。
Then, the water tank model M1 is installed at a predetermined height position (for example, height = 300 mm), tap water is supplied to the
<実施例2>
実施例1において流量を1.0L/sとしたこと以外は実施例1と同じとして、流出管4、下流管8及び空気抜き管16の各内部の状況を目視にて確認したところ、流出管4及び下流管8の内部には空気溜まりが発生しておらず、空気抜き管16への水の噴出も見られなかった。また、流下状況を観察したところ、下流管8への流下量が安定しており、槽本体2内の水位WLの変動の見られなかった。
<Example 2>
As in Example 1, except that the flow rate was set to 1.0 L / s in Example 1, the internal conditions of the
<比較例1>
図7に示すように、槽本体202内に堰205を設けた水槽(越流方式)のモデルを作製し、その水槽モデルM20の各部の寸法を図7に示す値とした。また、流入管203及び流出管204の内径をともにφ25mmとした。
<Comparative Example 1>
As shown in FIG. 7, a model of a water tank (overflow method) in which a
このような水槽モデルM20を用い、図7に示すように、流入管203に水道水を供給する給水管7を接続するとともに、流出管204に下流管8を接続した。また、流出管204に空気抜き管206を接続した。空気抜き管206は流出管204から上方に直線上に延びる管(内径:φ5mm)とし、上端を開放した状態で設置した。なお、水槽モデルM20及び各管は透明体とし、槽内及び管内に流れる水の水流を観察できるようにした。
Using such a water tank model M20, as shown in FIG. 7, the
そして、水槽モデルM20を所定高さ位置(例えば高さ=300mm)に設置し、流入管203に水道水を流量=0.5L/sで供給して、槽本体202内に水道水を貯留し、その貯留水の水位を堰205の上端よりも高くした状態を保持して、水を越流・落下させて下流管8に送水(流下)した。このようにした状態で、流出管204、下流管8及び空気抜き管206の各内部の状況を目視にて確認したところ、流下開始時に空気抜き管206への水の噴出があり、また、槽本体202の出口付近に空気溜まりが発生していた。さらに、流下状況を観察したところ、空気溜まりの発生により、槽本体202内の水位WLが変動していた。
Then, the water tank model M20 is installed at a predetermined height position (for example, height = 300 mm), tap water is supplied to the
<比較例2>
比較例1において流量を1.0L/sとしたこと以外は比較利1と同じとして、流出管204、下流管8及び空気抜き管206の各内部の状況を目視にて確認したところ、流下開始時に空気抜き管206への水の噴出があり、また、槽本体202の出口付近に空気溜まりが発生していた。さらに、流下状況を観察したところ、空気溜まりの発生により、槽本体202内の水位WLが変動していた。
<Comparative Example 2>
As in Comparative Example 1, except that the flow rate was set to 1.0 L / s, the situation inside each of the
なお、以上の実施例1,2並びに比較例1,2の各結果を下記の表1に示す。 The results of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Table 1 below.
1 水槽
2 槽本体
2a 流入口
2b 貫通穴
3 流入管
4 流出管
5 らせん案内路付き縦管
51 管本体
51a 管本体上端の開口
51b 流出口
51c 円形開口
52 中心筒
53 らせん案内板
54 接続短管
6 空気抜き管
100 定量分水機能部
101 弁体
101a 円形開口
102 保持プレート
103 リンク機構
104 フロート
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記らせん案内路付き縦管は、上端部に流入用の開口が設けられ、下端部に流出口が設けられた管本体と、前記管本体の中心軸に沿って上下方向に延びる中心筒と、前記中心筒の外周面にらせん状に形成されたらせん案内板を有し、前記管本体の流出口に前記流出管の一端が接続され、当該流出管の他端が前記槽本体の外部へと導かれていることを特徴とする水槽。 A tank body, an inflow pipe and an outflow pipe provided in the tank body, and a vertical pipe with a spiral guide path disposed inside the tank body,
The vertical pipe with the spiral guide path is provided with an inflow opening at the upper end and an outlet at the lower end, and a central tube extending in the vertical direction along the central axis of the pipe main body, A spiral guide plate formed in a spiral shape on the outer peripheral surface of the center tube, one end of the outflow pipe is connected to the outlet of the pipe body, and the other end of the outflow pipe is connected to the outside of the tank body. An aquarium characterized by being guided.
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