JP2007010155A - 給液制御機構 - Google Patents

Abstract

【課題】雨水等の原水の供給量が不足した時に、給電および電気制御装置を必要とせずに、自動的に補給水を供給でき、設備費が安く、保守作業が簡便で、補給水の開始水位および停止水位を自由に設定可能な雨水・排水利用槽用弁構造体及び給液制御機構を提供する。
【解決手段】弁座の直径はバランスガイドの直径よりも大きくし、バランスガイドの上部には付勢手段２２を取付け、弁体を閉める力を付勢し、この付勢力は調整可能なように付勢力調整手段を設ける。レバー機構９Ａにはひも状体９Ｃを取付け、ひも状体の下端には第２ストッパー１４、また上端近くには第１ストッパー１５を取付けると共に、フロート９Ｂがひも状体に沿って自在に動き得るように構成し、さらに弁体が閉止した後再び水位が下降するとき、弁体が開かないように、レバーに規制手段２６を設け、補給水の開始水位および停止水位を自由に選択・設定できるようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は槽内の液体用の給液制御機構に関する。

近年、グローバルな環境問題意識の向上が叫ばれる中にあって、現在その大部分が有効利用されることなく、無駄に下水等に排水されている雨水を集め、これを農業・造園用散水、公園・庭園用散水、公衆・一般用便所排水、消火用水、洗車用水等に有効利用を図ることは、高価で貴重な上水道水の使用量の削減、上水道設備費の削減のほか、ひいては使用エネルギー量の削減による二酸化炭素量の発生削減にも寄与する。
このため雨水利用槽設備においては、雨水を有効に集め、貯水すると共に、降雨量の少ない時期においても、上水道等から補給して、前述の用途等にいつでも使用できるようにすることが肝要である。

このための装置として雨水槽内底部に、３あるいは４個のポートを持つ浮玉式切替弁を設置した雨水利用槽、および二つのフロートによって開閉される主弁と副弁の構成からなるフロート弁装置が特許公報により提案されている。

特許３４１６０８９号公報 特公平７−２６７０４号公報

しかしながら特許文献１にあっては、３あるいは４個のポートを持つ浮玉式切替弁を、雨水槽内底部に設置せねばならず、第一に切替弁の構造が複雑で、製作費用も高価である。
また、弁体がバルブ本体内を摺動する構造であるため、数個のシール材が必要であり、数年の稼動の後には保守作業が必要である。さらに、切替弁は雨水槽内底部に配管と共に固定設置されているため、配管の設備費を要し、保守作業もしづらく、かつ、切替弁の作動する水位の変更が簡単にできない等の欠点を有している。
また、特許文献２にあっては、弁装置が主弁と副弁の複雑な二つから成り製作費用が高価である。フロートが２個必要である。フロートを２個使用しているため狭い水槽の場合にフロートおよび鎖等の可撓性の条体がもつれたり、水槽内の水位測定用電極、配管、梯子等に絡まる等の欠点を有している。

本発明は上記従来の問題点を解決するためのもので、主として雨水・排水利用槽において、雨水等の原水の供給量が不足した時に、給電および電気制御装置を必要とせずに、自動的に補給水を供給する目的をもった、設備費が安く、保守作業が簡便で、補給水の開始水位および停止水位を自由に設定可能で、かつ、フロート及びひも状体が槽内においてもつれたり、絡まったりすることのない、水位差を大きく取れる雨水・排水利用槽用給液制御機構を提供するものである。

請求項１に記載する給液制御機構は、槽内を浮遊するフロートの位置によって給液を制御する給液制御機構であって、フロートとフロートに一端が接続されるひも状体と、ひも状体に係合し、ひも状体に沿って移動自在な錘と、ひも状体の他端に接続されるレバー機構と、レバー機構に連動して槽内への給液、停止を行う弁構造を備えた給液制御機構である。
請求項２に記載する給液制御機構は、ひも状体と、ひも状体に係合し、ひも状体に沿って移動自在なフロートと、ひも状体の第１の位置とその下方の第２の位置とに設けられ、第１の位置と第２の位置との間にフロートの移動を制限する第１ストッパー及び錘機能を有する第２ストッパーと、ひも状体の第１の位置側の一端に接続されるレバー機構と、レバー機構に連動して槽内への給液、停止を行う弁構造を備え、この弁構造はフロートが第２ストッパーに接した状態及びその状態から第１ストッパーに接するまでの移動状態では弁構造は開状態になり、またフロートが第１ストッパーに接した状態及びその状態から第２ストッパーに接するまでの移動状態にあっては弁構造は閉となる給液制御機構である。
請求項３に記載する給液制御機構は、請求項２記載の給液制御機構において、フロートが第１のストッパーに接した状態及びその状態から第２のストッパーに接するまでの移動状態のときに、弁構造が確実に閉止状態を保持するため、レバーの位置が変化しないように規制する規制手段を具備することを特徴とした給液制御機構である。

請求項１に記載する給液制御機構では、フロートが浮遊状態にあるとき、ひも状体は錘の係合位置を最下部として屈曲状態になるので、フロートが不用意に液面を水平方向に移動し、槽内の突起物等に絡まる等の障害が生じない効果がある。
請求項２の給液制御機構においては、第１ストッパー及び第２ストッパーの位置を上下に設定することによって、槽内の液面レベルを所望の範囲に保持することが可能となるため、使い勝手が向上すると共に、ひも状体が常に鉛直状態になっているため、狭い槽内においても突起物等に絡まる等の障害が生じない効果がある。
請求項３に記載の給液制御機構においては、請求項２記載の発明の効果に加えて、給液圧力が低下した場合、あるいはレバー機構に不用意な振動等が加わった場合でも、機械的規制手段によってレバーの移動による誤動作を生じる恐れが無くなるので信頼性が向上する効果がある。
以上の説明のように、請求項１〜請求項３記載の給液制御機構を、雨水利用槽に応用した場合には、簡単な構造の給液制御機構によって、給電や電気制御装置が不要で、ひも状体と１個のフロートを利用して確実に希望する水位に応じて弁体の開閉が可能であり、給液制御機構の構造が簡単でありより安く提供できるうえに、安価なひも状体を利用することにより槽の大小・高低にも容易に適用可能で、フロート及びひも状体が絡まることなく、弁構造体の開閉水位の設定・調整が簡便で誤動作がなく、かつ、補給水の供給開始および停止水位の範囲を大きく設定できる等の多くの特徴を有する雨水・排水利用設備の提供が可能となる。

以下図１〜図１０により、この発明の実施形態の例を説明する。

図１は弁構造体の構造を示し、弁箱１６、カバー１７からなる空間内に、弁体８、弁押さえ１８、およびＯリング２０でシールされたバランスガイド１９が、弁棒２１によって一体に連結され、さらに弁棒は槽内の液面レベルが所定レベル以下になったとき、弁体を開く方向に所定の力を加える印加手段に係合され、上下に自在に摺動して弁体８と弁座２５との間を開閉することによって、槽内への給液、停止を行うように構成されている。弁座２５の直径は、バランスガイド１９の直径よりも大きく構成されており、これによって弁体８を閉止しようと作用する液圧力の一部が、バランスガイド１９に作用する弁体を開こうとする液圧力で打消され、弁体８の必要開閉力が過大になることを防止している。弁座２５の直径に対するバランスガイド１９の直径の割合は、ひも状体９Ｃ及びレバー機構９Ａの質量、レバー比等を勘案して最適に決定される。一方、バランスガイド１９の上部には、付勢手段２２を設置し、弁体８を押し下げようとする力を補助的に与えている。これによってフロート９Ｂが液面に浮いて、フロートの重量がひも状体にかからなくなったときに、ひも状体９Ｃおよびレバー機構９Ａの質量等に大略バランスする力を弁体８に与え、供給液圧によって弁体が確実に閉止されるように構成されている。さらに、この付勢力は、供給液圧が変動した時や、あるいはひも状体の長さの変更等でその質量が変更になった時には調整可能なように、調整スピンドル２３で調整し、ロックナット２４で確実に固定する付勢力調整手段が具備されている。

図２は本発明に関わる弁構造体を用いた雨水利用槽設備の例であり、雨水槽１には雨水供給口２、補給水供給口３、雨水排水口４、オーバーフロー口５が設けられており、雨水槽内には補給水口３と連結されて、前記の弁構造体７が取付けられている。弁構造体内部には、レバー機構９Ａに連結されて上下に摺動し、補給水を供給したり、遮断したりする弁体８があり、レバー機構９Ａのレバーの端部には、ロープ等柔軟なひも状体９Ｃを介して１個のフロート９Ｂが連結されている。図２は雨水槽内の水面１２が、フロートの最下位置よりも上にある状態を示し、ひも状体９Ｃは緩んでおり、弁構造体内の弁体８は、スプリングの付勢力と補給水圧によって、弁体８が閉止されている状態を示す。
前記ひも状体９Ｃは、ロープは勿論、鎖、ボールチェーンほか柔軟な構造と強度、及び耐腐食性、耐候性等の特性を有するひも状の物体を含むことは論をまたない。

図３は同じ雨水槽設備において、雨水を使用したために水面１２が、フロートの最下限よりも下になった状態を示し、フロート９Ｂ等の重量によってレバー機構が弁構造体内の弁体８を押上げて開き、補給水を供給する状態である。そして補給水あるいは雨水の供給によって水面１２が上昇していくと、図２の状態にもどる。

図４は図２の状態からさらに雨水が供給され水面が上がった状態を示しているが、雨水槽１が小さく、かつ、雨水槽内部に水位測定用の電極棒６等の突起物がある場合には、フロート９Ｂ及びひも状体９Ｃがこれらに絡まる恐れがあることを示している。

図５はひも状体の絡まり防止のための発明で、ひも状体９Ｃ上を自由に移動できるように構成された軽量の錘１３を設置した発明例で、フロート９Ｂ及びひも状体９Ｃは水中にある軽量の錘１３によってその動きを規制され、雨水槽内を自由に浮遊することができず、タンク内突起物に絡まることがない。

図６は図５に示す発明例において、水の消費によって水面１２が下がり弁体８が開いて，補給水が供給される状態を示す。

図７は補給水の開始水位および停止水位を自由に設定可能とし、さらに、ひも状体９Ｃの絡まりを防止した他の発明例を示す。前記の弁構造体７のレバー機構９Ａの端部に連結されたひも状体９Ｃの下端に第２のストッパー１４を取付け、一方、ひも状体９Ｃの上部には第１のストッパー１５を調整可能に設置する。フロート９Ｂは例えば中空構造とし、第２ストッパー１４と第１ストッパー１５との間をひも状体に沿って自由に移動できるように構成されている。しかしながらフロート９Ｂは中空形構造に限定されるべきものでなく、ひも状体に沿って自由に移動できるように、例えばひも状体を通すためにフロート外面に円環状の金具が付いているものでもよい。
図７に示す状態では、水面１２がフロート９Ｂよりも下にあるため、フロート９Ｂ及び第２ストッパー１４の質量等によって、レバー端が押し下げられ弁体８が開いて補給水が供給される。この状態が本弁構造体による補給水の開始水位（最低水位）である。
一度弁体が開くと弁体に作用する水圧は、全水圧から動水圧分を減じたより低い水圧となるため、スプリングの付勢力があっても弁体を閉じることができず、水面の上昇に従ってフロートが中間位置にある場合も弁体は開いた状態を保つ。

図８は図７に示す状態から補給水が供給されて水面１２が上昇し、フロート９Ｂが浮いた状態を示す。この時フロート９Ｂは、ひも状体９Ｃの上部の所望する位置に取付けられている第１ストッパー１５に当って、第１ストッパーよりも上部のひも状体を緩め、第２ストッパー１４および第１ストッパー１５の質量等がレバー機構に作用しなくなり、補給水の水圧とスプリングの付勢力によって弁体を閉止し、補給水の供給を止める。この状態が補給水の停止水位（最高水位）である。

図９は図８の状態から水槽内の水が排出されると、水面の低下に応じてフロート９Ｂは低下していくが、この時弁体は閉止の状態を保つように工夫されている。すなわち、弁体を開こうと作用する第２ストッパー１４および第１ストッパー１５は、例えば非鉄金属や合成樹脂等を用いて、できるだけ軽量に設計すると共に、弁体とカバー内には、弁体が閉止しているので、流体が流れている時よりもより高い静水圧が発生し、この静水圧による弁体の閉止力とスプリングの付勢力とにより弁体の閉止を保つようにスプリングの付勢力が調整されている。

図１０は図９に示す如く、フロートが第１ストッパーに接した状態から第２ストッパーに接するまでの移動状態のときに、給水元圧力の低下等の外乱にもかかわらず、弁構造体が確実に閉止状態を保持するため、レバーの位置が変化しないように規制する規制手段２６の一実施例を示す。レバー機構９Ａのレバーに取付けられた固定金物２７には、スプリングプランジャー２８の先端のプランジャーにて固定金物が下降しようとするのを保持する溝がついており、プランジャーが溝内に突出している時には固定金物、すなわちレバーの下降を保持して弁体を閉止し、また、図７に示すようにレバーにフロートの質量など大きな力が作用した時には、プランジャーが固定金物の溝から外れてレバーが下降し、弁体を押上げて補給水を供給する。規制手段２６はスプリングプランジャーを使用した例を示したが、カムとスプリングから構成されるもの等、同じ機能を有するものであれば上記以外でもよい。図７〜図９では規制手段をレバー機構に設置している場合を説明したが、弁棒２１等に設置してもよいことは当然である。

本発明による特徴の第一は、ひも状体９Ｃの長さを自由に選ぶことによって、ひも状体下端の第２ストッパー１４の位置、及びひも状体上部の第１ストッパー１５の取付け位置を自由に設定することによって、補給水の開始水位と、補給水の停止水位を自由に設定し、かつ、その範囲を大きく選ぶことができることにある。特徴の第二は、ひも状体９Ｃの下端には常に錘機能を有する第２ストッパー１４があるので、ひも状体９Ｃおよびフロート９Ｂは常に鉛直状態にあり、狭い槽内においても突起物等に絡まる恐れがない。特徴の第三は、フロートの下降中も弁体の閉止を確実に保持する機械的規制手段を具備しているため信頼性が高いことである。

この発明の実施形態の一例を示す弁構造体の縦断面図である。 この発明の実施形態の一例を示す雨水・排水利用槽の縦断面図であり、フロートが水面上にあり、ひも状体が緩んで、弁体が閉止されている状態を示す。 図２の状態から水位が下がり、フロート等の重量により、弁体が押し上げられて補給水が供給される状態を示す。 図２の状態から雨水がさらに供給され、水面が上昇した状態を示すが、水槽が小さく、かつ、水槽内部に水位測定用の電極等の突起物がある場合には、フロート及びひも状体が絡まる恐れのある状態を示す。 ひも状体の絡まり防止のため、ひも状体に軽量の錘を取付けフロートとひも状体の浮遊を規制する発明例である。 図５の状態から水位が下がり、弁体が開いて補給水が供給される状態を示す。 フロートがひも状体に沿って自由に動けるように構成し、ひも状体の下端に第２ストッパー、また、ひも状体の上部に第１ストッパーを設置し、フロートがひも状体下端の第２ストッパー上にある時は弁体を開き、一度弁体を開くと水面が上昇中は、フロートが中間にある時も弁体を開き続け、フロートが上部の第１ストッパーに当った時には弁体を閉じるように構成した別の発明例を示す。 図７において水位が上昇し、フロートが第１ストッパーに当って、第１ストッパーより上のひも状体が緩み、弁体が閉止された状態を示す。 図８に示すごとく一度弁体が閉止されると、水の消費により水面が下降中も弁体が閉止状態を保持している状態を示す。 図９に示すごとく一度弁体の閉止後、水面が下降中でも弁構造体が確実に閉止状態を保持するための機械的なレバー位置の規制手段を示す。

符号の説明

１ 雨水槽
２ 雨水供給口
３ 補給水供給口
４ 雨水排出口
５ オーバーフロー口
６ 水位測定用電極棒
７ 弁構造体
８ 弁体
９ 印加手段
９Ａ レバー機構
９Ｂ フロート
９Ｃ ひも状体
１２ 水面
１３ 移動形錘
１４ 第２ストッパー
１５ 第１ストッパー
１６ 弁箱
１７ カバー
１８ 弁押さえ
１９ バランスガイド
２０ Ｏリング
２１ 弁棒
２２ 付勢手段
２３ 調整スピンドル
２４ ロックナット
２５ 弁座
２６ 規制手段
２７ 固定金物
２８ スプリングプランジャー

Claims (9)

1. 槽内の最低液面レベルを保持するための弁構造体であって、給液口に接続される弁箱と、前記弁箱内に設置され、排液口に接続される弁座と、前記弁箱内に設置され、前記弁座に係合する弁体と、前記弁箱内に接続されたカバー内で摺動自在に構成され、その一部が前記弁箱内に露出するバランスガイドと、前記弁体と前記バランスガイドとを接続し、これらを一体的に移動可能とする弁棒と、前記弁体に接続され、前記槽内の液面が所定レベル以下になったとき前記弁体を開く方向に所定の力を加える印加手段とを備え、前記弁箱に保有される液体による前記弁体を前記弁座に係合させる力が、前記弁箱に保有される液体による前記バランスガイドを前記カバー内に押し込もうとする力より、大きくなるように設定されている弁構造体。
2. 前記弁体を前記弁座に係合する方向に常に付勢する付勢手段を更に備えた、請求項１記載の弁構造体。
3. 前記付勢手段は、前記カバー内に設置され、前記バランスガイドの一部に接続されたスプリングを含む、請求項２記載の弁構造体。
4. 前記付勢手段は、付勢力を調整する付勢力調整手段を更に含む、請求項２又は請求項３記載の弁構造体。
5. 前記弁体に静圧が加わる有効面積は、前記バランスガイドに静圧が加わる有効面積より大きい、請求項１から請求項４のいずれかに記載の弁構造体。
6. 前記印加手段は、前記槽内の液体に浮遊するフロートと、前記フロートにその一端が接続されたひも状体と、前記ひも状体の他端が接続され、前記ひも状体に張力が生じたとき前記弁体に前記所定の力を加えるレバー機構とを含む、請求項１から請求項５のいずれかに記載の弁構造体。
7. 槽内を浮遊するフロートの位置によって槽内への給液を制御する給液制御機構であって、フロートと、前記フロートにその一端が接続されるひも状体と、前記ひも状体に係合し、ひも状体に沿って移動自在な錘と、前記ひも状体の他端に接続されるレバー機構と、前記レバー機構に連動し、前記槽内への給液、停止を行う弁構造とを備えた給液制御機構。
8. 槽内を浮遊するフロートの位置によって槽内への給液を制御する給液制御機構であって、ひも状体と前記ひも状体に係合し、ひも状体に沿って移動自在なフロートと、前記ひも状体の第１の位置とその下方の第２の位置とに設けられ、前記第１の位置と前記第２の位置との間に前記フロートの移動を制限する、第１ストッパー及び錘機能を有する第２ストッパーと、前記ひも状体の前記第１の位置側の一端に接続されるレバー機構と前記レバー機構に連動し、前記槽内への給液、停止を行う弁構造とを備え、前記弁構造は、前記フロートが前記第２ストッパーに接した状態及びその状態から前記第１ストッパーに接するまでの移動状態にあっては前記弁構造は開状態になり、前記フロートが前記第１ストッパーに接した状態及びその状態から前記第２ストッパーに接するまでの移動状態にあっては前記弁構造は閉状態となる給液制御機構。
9. 前記レバー機構は、弁構造に接続され、揺動自在のレバーと、前記フロートが前記第２ストッパーに接した状態において前記ひも状体を介して加わる力より小さい力によっては前記レバーの位置が変化しないように規制する規制手段とを含む、請求項８記載の給液制御機構。

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