JP2020084994A - フロート構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の給水源を有する受水槽、貯水槽で、各給水源からそれぞれ異なる給水開始水面位置、給水停止水面位置で給水を行おうとした場合、フロートが浮遊したり、過大な力が弁構造体に加わることを抑制するフロート構造体を提供する。【解決手段】重量手段１、複数のフロート手段２，３とそれらを繋ぐ線条体５からなるフロート構造体において、それぞれの部材の重量、体積（水没時の発生浮力）を、適切に設定することで、フロート手段が完全に水没しても、フロート構造体には常に重力方向に荷重が加わり、且つ必要以上の浮力が加わらない条件を実現する。【選択図】図１

Description

この発明は、定水位弁の開閉を制御するパイロット弁やボールタップ等に使用されるフロート構造体に関するものである。

受水槽や高置水槽に一定量の水を給水する方法は、小型の水槽ではボールタップを用いてフロート体の浮力によって所定の水位まで給水し、止水する場合もあり、大型の水槽では、定水位弁とパイロット弁を併用し、パイロット弁の止水動作で定水位弁を閉止して一定量の水を供給する方式が多く使われている。

わが国の水道法および水道施行規則では、給水末端で遊離残留塩素を０．１ｍｇ／Ｌ以上を保持することが定められている。しかしながら夏休み中の学校、入居者変動のため受水槽のサイズに対して水の使用量が少ない場合など受水槽内に水が滞留し、必要塩素濃度を保持できないことがあり、雑菌のために衛生事故を起こすことがある。

このような事故を起こさないためには、常に新しい水を供給することが大切で、水槽内の止水位置を下げて、水槽内の水の使用回転を２回/日以上にするのが良いと言われている。実際の設備ではパイロット弁の水槽内での高さ位置は、取付配管で固定されており、高さの変更は出来ない場合が多い。これらのことに対して、特許文献１、特許文献２に記載の内容は、水位位置と水位差を共に調整できる内容も含んでおり、一つの解決案を提供している。

昨今、地球温暖化や環境負荷低減の動きの中で、上水道と井水、或いは上水道と雨水処理水の併用に
よる飲用利用や生活用水への使い方も増加している。この場合１つの受水槽、貯水槽に複数の供給源か
ら給水がなされる構成のものが必要となってくる。
多くの場合は受水槽、貯水槽の水位を電気的に検出して、水位によって供給源を振り分ける等の制御が一般的である。 経済的な面からこれらの上水道と併用の使い方では、上水道の使用をなるべく少なくするシステムが構築されることが多い。受水槽、貯水槽の水位がある程度下がった際に、上水道を供給するようなシステムとなるが、既存のパイロット弁やボールタップ及び定水位弁一体構成の弁構造体を使用する場合は、不具合が発生する。

既存のボールタップ等に取付けてあるフロート構造体は、フロート体の浮力で所定の水位で止水するが、フロート体の一部はこの時、水面上に浮いているのが一般的である。
他の給水源から更に給水された場合、フロート体に必要以上の浮力が働き、フロート構造体の構成によっては、フロートが浮遊したり、必要以上の発生浮力のために、弁構造体の剛性を上げる等の対応が必要になってくる。

図１３は、特許文献２に記載してある例の概略図を示している。
水位が上昇し、フロート３２がチェーン３３のフロートストッパー３７に到達し、フロート３２の浮力によりチェーン３３に上向きの力が加わり、チェーン３３最下部に取付けられた重量手段１の重量（重量手段の重量から重量手段の水没体積により発生する浮力を差し引いた値）を軽減する力として作用し、結果レバー３１端部に加わる荷重が低下し、レバー機構で弁体を開弁方向に動かそうとする力に対して、弁体を閉弁方向に付勢する付勢手段の力の方が大きくなると弁体が閉弁方向に摺動し、閉弁状態に至る。

図１４は、受水槽に他の給水手段から給水が行われ、図１３に示す状態から更に水位が上昇した場合の想定図を示している。チェーン３３最下部に取付けられた重量手段１の重量に匹敵する浮力を発生するまで、フロート３２の水没量は増加する。それ以上に水位が上昇すると、フロート３２上部のチェーン３３がフロート３２上で弛んでいる場合は、このチェーン３３の弛みでフロート３２に加わる重量分に匹敵する浮力を発生する水没量に達する。レバー機構の端部に加わる荷重は 零 となる。

図１５は、図１４で、レバー機構端部のチェーン３３の張力が零となるため、フロートが水面を浮遊している状態の想定図である。チェーン３３の弛んだ量は、浮遊する事になる。
従って、フロート３２が受水槽内を浮遊することになるため、チェーン３３他の構造体に絡まる虞が出てくる。

図１６は、特許文献２に記載してある図１３とは異なる例の概略図を示している。
レバー部の構成が、ステー３６を追加した平行リンク構成で、フロート３２はチェーンでなく剛体であるロッド３５を使った構成になっている。ロッド３５に設けてあるフロートストッパー３７にフロート３２が到達し、弁体が閉弁方向に移動して閉弁状態に至っている。

図１７は、更に水位が上昇した場合を示している。レバー端部には、フロート３２の浮力（図中フロートのハッチング部）により、上向きの荷重が発生することになる。平行リンクと剛体のロッド３５を使用しているため、フロート３２が浮遊したりする虞はないが、構造的に剛性を保持するためのステー３６が必要になることや、閉弁時にシートパッキン等に必要以上の圧力を加えることになるため、経済的にもパッキン性能的にも不利な面がある。

特許第５０９７９１７号公報 特許第５３８０７４０号公報

上記のようなフロート構造体では、給水停止水面より更に水面が上昇した場合、フロート体に必要以上の浮力が発生し、フロート構造体が浮遊したり、過大な力が加わったりする。このため複数の給水源を有する受水槽、貯水槽で、各給水源からそれぞれ異なる給水開始水面位置、給水停止水面位置で給水を行おうとした場合、フロートが浮遊したり、過大な力が弁構造体に加わる場合が発生する。

この発明は、上記課題を解決するためのフロート構造体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、フロート構造体であって、弁構造体に取付けるための取付部に任意の長さの線条体を有し、線条体を垂下するように重量手段が取付けてある。取付部と上部フロート体の取付スペースを除いた重量手段の間の線条体に任意の位置に取付けが出来る下部フロート体と取付部と下部フロート体の間の線条体の任意の位置に取付け可能な上部フロート体からなる。

弁構造体に取付けた状態で、水面が重量手段より下にある場合は、全ての部材の重量が取付部を介して、弁構造体に加わる。重量手段が水面下になる位置まで水面が上昇してくると、重量手段の体積分の浮力を得ることになるため、全部材の重量より、重量手段の浮力分取付部に加わる荷重は小さくなる。更に水位が上昇して下部フロート体の下端まで水面が上昇すると、この間にある線条体の体積に相当する浮力分だけ、取付部に加わる荷重は小さくなる。線条体の直径は小さいため、この部分の体積は微小であり、荷重変化量は極めて小さい。

更に水面が上昇して、下部フロート体が水面下になると、この体積分に相当する浮力が加わり、取付部に加わる荷重は減少する。更に上部フロート体の下端まで水面が上昇すると、この間の線条体の体積に相当する浮力が発生し、取付部に加わる荷重は減少するが、前述同様荷重変化は小さい。上部フロート体が全て水面下になると、上部フロート体の体積に相当する浮力が働き、取付部の働く荷重は減少する。

それぞれの部材の重量、体積の条件を
（重量手段、線条体、取付部、下部フロート体、上部フロート体の重量総和）
＞（重量手段、線条体、取付部、下部フロート体、上部フロート体の体積総和）
×（適用流体の比重）
のように規定しているので、上部フロート体が水面下にある状態でも取付部には荷重が加わる。この発明のフロート構造体は、上部下部フロート体が水没しても、取付部に重力方向の荷重が存在することになるため、フロート構造体が浮遊することは無い。

上部下部のフロート体を任意の位置に固定することで、特許文献１のフロート手段として使用すると、下部フロート体の位置で、給水開始位置を規定し、上部フロート体の位置で給水停止位置を規定することができ、水位差調整機能を持たせることが出来る。

請求項２の構成は、請求項１の重量手段と下部フロート体との間の線条体を削除した構成の簡素化を図ったものである。
それぞれの部材の重量、体積の条件を
（重量手段、線条体、取付部、下部フロート体、上部フロート体の重量総和）
＞（重量手段、線条体、取付部、下部フロート体、上部フロート体の体積総和）
×（適用流体の比重）
のように規定しているので、上部フロート体が水面下にある状態でも取付部には荷重が加わる。この発明のフロート構造体は、上部下部フロート体が水没しても、取付部に重力方向の荷重が存在することになるため、フロート構造体が浮遊することは無い。
水位設定は、線条体の全体の長さ調整で、水位差調整は上部フロート体の位置調整で、対応することは出来る。

請求項３の構成は、請求項１の重量手段と下部フロート体と上部フロート体を一体化した構成で、それぞれの部材の重量、体積の条件を
（重量手段、線条体、取付部、フロート体の重量総和）
＞（重量手段、線条体、取付部、フロート体の体積総和）×（適用流体の比重）
のように規定しているので、水位差の調整が必要でない場合や水位差調整の対応が出来ない弁構造体との組合せで請求項１の説明に記載しているのと同様にフロート体が水面下にある状態でも取付部に重力方向の荷重が存在し、浮遊する虞のないフロート構造体を提供するものである。

請求項４の構成は、請求項１の上下フロート体を合体した構成で、
それぞれの部材の重量、体積の条件を
（重量手段、線条体、取付部、フロート体の重量総和）
＞（重量手段、線条体、取付部、フロート体の体積総和）×（適用流体の比重）
のように規定しているので、フロート体が水面下にある状態でも取付部に重力方向の荷重が存在し、浮遊する虞のないフロート構造体を提供するものである。
請求項３に対して重量手段を分離することでフロート体の水面の波の影響でのフロート構造体の揺れを抑制する効果を発揮することができる。

請求項１、請求項２に記載のフロート構造体と特許文献１、特許文献２に記載の弁構造体と組合わせると、概略線条体の長さで、大幅な水位設定の変更が可能で有り、且つ任意の水位差調整が可能となる。
特許文献１、特許文献２に記載の弁構造体以外の弁構造体でも、閉弁方向に弁体を付勢する手段をもつ弁構造体との組合せで、大幅な水位設定の変更が可能となり、また複数の給水源を有する受水槽、貯水槽への対応できるボールタップ等の提供が可能となる。

この発明の請求項１の形態あって、フロート構造体を取付けた弁構造体を含む止水状態を示す全体図と取付部荷重と水面位置変化の概略グラフを示す。 図１に示す内容で給水状態を示す全体図と取付部荷重の概略グラフを示す。 止水位置での弁構造体を示す。 給水位置での弁構造体を示す。 上下のフロート体の位置の例１ 上下のフロート体の位置の例２ フロート構造体の請求項２の形態の上フロート体の位置の例１ フロート構造体の請求項２の形態の線条体長さ、上フロート体の位置の例２ フロート構造体の請求項３の形態の線条体長さの例１ フロート構造体の請求項３の形態の線条体長さの例２ フロート構造体の請求項４の形態での例 本発明のフロート構造体を使って、複数の給水源を持つ受水槽の概略図 特許文献２に記載してある例の概略図 図１３の状態から水位が更に上がった場合の想定図 図１４からの変化想定図 特許文献２に記載のある異なる例の概略図 図１６の状態より更に水位が場合の想定図 特許文献１の弁構造体と請求項１のフロート構造体の組合せ例 特許文献２の弁構造体と請求項１のフロート構造体の組合せ例 特許文献１，２以外のボールタップの例１ 特許文献１，２以外のボールタップの例１にフロート構造体の組合せ例 特許文献１，２以外のボールタップの例２ 特許文献１，２以外のボールタップの例２に請求項３のフロート構造体の組合せ例 特許文献１，２以外のボールタップの例２に請求項４のフロート構造体の組合せ例 フロート体部の具体設計例 フロート体部の位置調整具体設計例 フロート構造体の安定性説明図（重量手段の位置の例１） フロート構造体の安定性説明図（重量手段の位置の例２）

図１は、請求項１の形態によるフロート構造体を取付けた円筒形状の弁構造体１０を含む止水状態を示す全体図と、取付部４に加わる荷重がフロート構造体の水没位置でどの様な変化をするか模式的に示したものである。
弁構造体のレバー１１の先端にフロート構造体の取付部４を接続する構成で、取付部は弁構造体１０に接続する役割と共に線条体５（ワイヤー）を任意の長さに対応出来る構成になっており、線条体５を垂下するように重量手段１が取付けられている。取付部４から重量手段１までの線条体５の任意の位置に重量手段１側から下部フロート体２、上部フロート体３を取付け固定できるようになっている。

図１の右側のグラフは、取付部４に重力方向に作用する荷重が、フロート構造体の水没位置でどのような変化をするか模式的に表している。重量手段１が水面より高い位置にある場合、取付部４、上部フロート体３、下部フロート体２、重量手段１、線条体５の重量の総和が取付部に作用する。この荷重を最大荷重と表記している。重量手段１の上端まで水没すると、重量手段１の体積見合い分の浮力（体積×適用流体の比重）だけ、取付部４に作用する荷重は、小さくなる。
更に水位が上がり、下部フロート体２下端まで水没すると、線条体の水没分の体積見合い分だけ取付部４に作用する荷重は、小さくなる。但し、線条体５の直径は他の部材に比較して非常に小さいため、この部分の荷重変化量は小さい。

更に水位が上がり、下部フロート体２の上端まで水没した場合、下部フロート体２の体積見合いの浮力（体積×適用流体の比重）だけ、取付部４に作用する荷重は小さくなる。
更に水位が上がり、上部フロート体３の上端より上の線条体５まで水没した場合の取付部４に作用する荷重を、最小荷重と表記している。

それぞれの部材の重量、体積の条件を
（重量手段、線条体、取付部、下部フロート体、上部フロート体の重量総和）
＞（重量手段、線条体、取付部、下部フロート体、上部フロート体の体積総和）
×（適用流体の比重）
のように規定しているので、部材の総体積に適用流体の比重を乗じた数値が、フロート構造体の全ての部材の総重量の数値より小さくなり、最小荷重は、正の数値（重力方向に作用する力）となるため、線条体５に、たるみは発生しない。

図３に止水時の円筒形状の弁構造体１０の概略構造を記載しているが、調整バネ１２とスピンドル１３の左側に加わる水圧がシートパッキン１５を本体１４の相対する部分に設けられたリング状の弁座１６に押付けている。取付部４に作用する荷重は、弁構造体１０のレバー１１の先端に加わり、弁構造体１０のリンク機構を介して、スピンドル１３を水圧方向とは逆の方向の力として作用する。調整バネ１２とスピンドル１３の左側に加わる水圧による力より、取付部４に作用する荷重でのスピンドル１３を押す力の方が大きくなると、シートパッキン１５が、本体１４に設けられた弁座１６より離れ、止水状態から給水状態に移行する。

図１のグラフの中に記載している荷重 ３．５ｆ は、止水状態から給水状態に移行する際の荷重を表しており、この荷重に相当する水面位置が、下フロート体２の中間部に記載している水面位置に相当していることを表している。（ｆは、荷重の便宜上の単位）
図１は、止水状態から水面が下ってきて、下部フロート体２の中間位置辺りになると、弁構造体のレバー１１が、時計方向に回動し止水状態から給水状態に切換ることを示している。

図２は、給水状態から受水槽内の水位が上がって、止水状態に状態変化する時の状態を示している。図４に弁構造体１０の給水状態を示しているが、シートパッキン１５と本体１４に設けられた弁座１６とには隙間があり、ここから水（適用流体）が流出している。この時スピンドル１３を閉弁方向に動かそうとする力は、調整バネ１２のバネ力が主体となり、水圧の影響は小さい。調整バネ１２のバネ力に対して、取付部４に作用する荷重が弁構造体１０のレバー先端に加わり、弁構造体１０のリンク機構を介し、このバネ力に相対する力としてスピンドル１３に加わる。調整バネ１２によるバネ力の方が大きくなると、閉弁方向にスピンドル１３が動き、給水状態から止水状態に移行する。

図２のグラフの中に記載している荷重 １ｆ は、給水状態から止水状態に移行する際の荷重を表しており、この荷重に相当する水面の位置が、上部フロート体３の中間部に記載している水面位置に相当していることを表している。（ｆは、荷重の便宜上の単位）
図２は、水面が上がってきて、上部フロート体３の中間位置当たりになると、弁構造体のレバー１１が反時計方向に回動し給水状態から止水状態に切換ることを示している。

この状態から更に水位は仮に上昇しても、上部フロート体３の残りの部分の水没による浮力が働いて最小荷重に至るが、最小荷重は既に説明しているように、重力方向に作用する力であるから、線条体５（ワイヤー）にたるみは発生しない。

図５、図６は、本発明の請求項１の実施形態で、水位設定および水位差設定を行う例を示している。図５は、下部フロート体２を線条体５の任意の位置に固定し、給水開始位置を設定し、比較的大きな水位差を取るために、上部フロート体３を取付部に近い所に固定した例を示している。図６は、図５の設定に対し、水位設定（給水開始位置）を上側に、水位差設定を小さくした例を示す。本発明のフロート構造体を使用することで、広範囲の水位設定および水位差設定が可能となることを示している。

図７、図８は、請求項２の実施形態で、図８は図７の設定に対し、給水開始位置を下方に下げるために、線条体５（ワイヤー）の長さを長くした状態と、給水停止位置を上方に上げるために、上部フロート体３の位置を上方に移動させた状態を示す。

図９は、請求項３の実施形態で、フロート体（２＋３）の範囲で、水位差は半固定（水圧が変わると水位差は変化する）状態となることを示している。水位差の調整が必要でない使い方の場合、フロート構造体の構成を簡素化することができる。
図１０は、簡素化したフロート構造体で、給水開始位置の設定を上方へ上げるために、
線条体５（ワイヤー）の長さを短くした使用例を示している。
図１１は、請求項４の実施例でフロート体と重量手段を分離し、重量手段を下方に下げることで、水面で発生している波によるフロート構造体の揺れを抑制することができる。

図１２は、フロート構造体のフロート体が完全に水没しても、線条体５には重力方向に張力が作用してたるみが発生しない特性を利用した例の概略図である。受水槽２０は、定水位弁２１Ａ、定水位弁２１Ｂの２つの給液経路を有しており、それぞれの定水位弁には本発明の請求項１の実施形態であるフロート構造体を備えた弁構造体１０Ａ及び１０Ｂ（パイロット弁）が取付けてある。定水位弁２１Ａ側からは流体Ａが、図中に示している流体Ａの供給開始位置および供給停止位置が下部フロート体２Ａ、上部フロート体３Ａの位置により規定されている。定水位弁２１Ｂ側からは流体Ｂが、図中に示している流体Ｂの供給開始位置および供給停止位置が下部フロート体２Ｂ、上部フロート体３Ｂの位置により規定されている。

受水槽２０の最大満水（規定最大貯液量）状態から、流体の使用により液位が下がって流体Ｂの供給開始位置まで下がると流体Ｂの供給が開始され、使用量より流体Ｂの供給量の方が多い場合は、流体Ｂの供給停止位置に達すると、流体Ｂの供給が停止する。使用量が流体Ｂの供給量より多い場合は、液面が下り流体Ａの供給開始位置になると流体Ａの供給が開始される。流体Ｂと流体Ａとが同時供給状態になる。

液面が上昇して、流体Ａの供給停止位置に達すると流体Ａの供給が止まり、流体Ｂのみが受水槽２０に供給される状態になる。この時に使用量が流体Ｂの供給量より少ない場合は、液面が上昇し流体Ｂの供給停止位置に達すると流体Ｂの供給が停止する。使用量が流体Ｂの供給量より多い場合は、液面が下り流体Ａの供給開始位置に達すると、流体Ａの供給が開始される。

このような設定をすると、使用量が少ない場合は、流体Ｂのみが受水槽２０には供給され、使用量が多い場合は優先的に流体Ｂが使用され不足分を流体Ａで補うという設定ができる。例えば水道水と井水、水道水と雨水を併用して使用するようなシステムの受水槽の場合、水道水を流体Ａに井水もしくは雨水を流体Ｂに置換えて考えると、経済的に有利な井水、雨水を優先して使用し、経済的に不利な水道水は補助的に使用するというシステムが構築できる。

図１８は、特許文献１の弁構造体４０と本発明のフロート構造体を組合わせた図を示す。
適切に各部材の重量、体積を設定すれば、下部フロート体２の中間位置辺りで給水開始位置を設定することができ、上部フロート体３の中間位置辺りで給水停止位置を設定することができる。且つ上部フロート体３が完全に水没しても、取付部４には、重力方向の力が作用するため、線条体５（ワイヤー）の弛む虞はない。下部フロート体２および上部フロート体３の位置設定により、水位差調整も可能となる。加えて図１２に示しているような使用法も可能である。

図１９は、特許文献２の弁構造体３０と本発明のフロート構造体を組合わせた図を示す。
適切に各部材の重量、体積を設定すれば、下部フロート体２の中間位置辺りで給水開始位置を設定することができ、上部フロート体３の中間位置辺りで給水停止位置を設定することができる。且つ上部フロート体３が完全に水没しても、取付部４には、重力方向の力が作用するため、線条体５（ワイヤー）の弛む虞はない。下部フロート体２および上フロート体３の位置設定により、水位差調整も可能となる。加えて図１２に示しているような使用法も可能である。

図２０は、特許文献１，２以外の弁構造体５０の例で、止水位置での状態を示している。フロートである中空の球体５５の浮力によって閉弁していることを示している。図２１は、この弁構造体５０に、弁を閉弁方向に付勢するバネ５１を追加し、本発明のフロート構造体の請求項３の実施形態と組合わせたものである。バネ５１と重量手段１およびフロート体５２を適切なバネ力、重量、体積に設定すれば、水位設定の機能を付加することができる。また水位差の調整は出来ないが、図１２に示しているような使用法も可能である。

図２２は、特許文献１，２以外の水位調整機能を有した弁構造体６０の例で、止水位置での状態を示している。図２３は、この弁構造体６０に、弁を閉弁方向に付勢するバネ６１を追加し、本発明のフロート構造体の請求項３の実施形態と組合わせたものである。バネ６１と重量手段１およびフロート体６２を適切なバネ力、重量、体積に設定すれば、水位設定の幅を大きくすることが可能になる。また水位差の調整は出来ないが、図１２に示しているような使用方法も可能である。

図２５は、フロート構造体の具体設計例を説明するための図である。
重力手段１は、ステンレス製の円筒を想定。下部フロート体２は、円筒形状の発泡ポリエチレン、 上部フロート体３は、下部フロート体２と同じ材料で直径やや小さい円筒、線条体５は、フロート体の中央小径穴を通るＳＵＳ３１６のワイヤーを想定。

図２６は、下部フロート体２の線条体５に対しての位置調整固定方法の一例を示した図である。下部フロート体2-2は、発泡ポリエチレンで、中央部には、パイプ状の樹脂部材であるフロートホルダー2-3があり、フロートホルダー2-3の下部には、フロートストッパー2-1が、熱溶着で固定されおり、下部フロート体2-2の下方向の規制部になっている。フロートホルダー2-3の上部には、下部フロート体2-2の上方向の規制部材になるストッパーボス2-4が、圧入されている。線条体５（ワイヤー）は、フロートホルダー2-3の中を通っており、ストッパーボス2-4に取付けられた、ステンレスの薄板でできたストッパー2-5と圧縮コイルバネ2-6で、ストッパーボス2-4の内面に押圧する構成になっている。この押圧力で線条体５（ワイヤー）に下部フロート体２を位置固定する。下部フロート体２を線条体５（ワイヤー）の任意の位置に移動させる場合は、ストッパー2-5を、図中矢印方向に押し込んで、線条体５（ワイヤー）のストッパーボス2-4の内面に押圧している力を解除し、移動させる構成になっている。この構成は、上部フロート体２にも適用している。

図２７、図２８は、フロート構造体で、重量手段の位置によるフロート構造体全体の安定性の説明図である。取付部からフロート構造体の重量手段１までの距離をＬＡ、水面付近にある部分水没しているフロート体２＋３の浮心までの距離をＬＢ、それぞれの水没部分の投影面積を図の斜線部 面積Ａ，面積Ｂで示している。 フロート体２＋３ に、矢印で示すＦなる力を加えた場合、水没している重量手段１のＦに対して抵抗になる平均圧力を、Ｐ１（ｈ）水没しているフロート体２＋３のＦに対して抵抗となる平均圧力をＰ２（ｈ）とすると、フロート構造体が、取付部４を支点に考えた場合の力のモーメントの釣合から
Ｆ×ＬＢ ＝ Ｐ１（ｈ）×面積Ａ×ＬＡ＋Ｐ２（ｈ）×面積Ｂ×ＬＢ
が成立する。形を変えると
Ｆ＝Ｐ２（ｈ）×面積Ｂ＋Ｐ１（ｈ）×面積Ａ×（ＬＡ／ＬＢ）
（ＬＡ／ＬＢ）が大きい程、フロート構造体を動かす力 Ｆ は大きい事を示す。
Ｆを、フロート体が部分的に水没している水面の波等によって発生する力と考えると
重量手段１までの距離ＬＡが、大きい程、水面の波による影響をフロート構造体が受け難くなる事を示している。

図２７は、重量手段１を線条体５の下端に設けた状態で、図２８はフロート体２＋３の下端に重量手段１を取付けた例を示している。

本発明は、ここまでに示した実例によって何ら限定されるものではない。

重量手段１は、線条体５の下端に限らず、フロート体２若しくはフロート体２＋３の重心よりも下方に位置すれば良く、フロート体に内包されるものでも良い。

線条体５は、剛性を備えた棒状の構造であっても良い。

既存の受水槽設備を変更することなく、本発明のフロート構造体を備えた弁構造体を使用することで、簡便に広範囲の水位設定および水位差設定を可能にする弁構造体を提供できるだけでなく、複数の給水（液）源を有する受水（液）槽、貯水（液）槽への個々の給水（液）に対しての水位制御を必要とする用途にも適用できる。

１ 重量手段
２ 下部フロート体
２−１ フロートストッパー ※図２６での符号
２−２ 下部フロート体 ※図２６での符号
２−３ フロートホルダー ※図２６での符号
２−４ ストッパーボス ※図２６での符号
２−５ ストッパー ※図２６での符号
２−６ 圧縮コイルバネ ※図２６での符号
３ 上部フロート体
４ 取付部
５ 線条体
１０ 弁構造体
１０A 弁構造体
１０B 弁構造体
１１ レバー
１２ 調整バネ
１３ スピンドル
１４ 本体
１５ シートパッキン
１６ 弁座
２０ 受水槽
２１A 定水位弁A
２１B 定水位弁B
２２A パイロット配管A
２２B パイロット配管B
２３A 給水管A
２３B 給水管B
３０ 弁構造体
３１ レバー
３２ フロート
３３ チェーン
３４ 取付部
３５ ロッド
３６ ステー
３７ フロートストッパー
４０ 弁構造体
４１ レバー
５０ 弁構造体
５１ 付勢バネ
５２ フロート体
５５ 中空の球体
６０ 弁構造体
６１ 付勢バネ
６２ フロート体

本発明は、定水位弁の開閉を制御するパイロット弁やボールタップに使用されるフロート構造体に関するものである。

既存のボールタップに取付けてあるフロート構造体は、フロート体の浮力で所定の水（液）位で止水（液）するが、フロート体の一部はこの時、水（液）面上に浮いているのが一般的である。他の給水（液）源から更に給水（液）された場合、フロート体に必要以上の浮力が働き、フロート構造体の構成によっては、フロートが浮遊したり、必要以上の発生浮力のために、弁構造体の剛性を上げる等の対応が必要になってくる。

弁構造体に取付けた状態で、液面が重量手段より下にある場合は、全ての部材の重量が取付部を介して、弁構造体に加わる。重量手段が液面下になる位置まで液面が上昇してくると、重量手段の体積分の浮力を得ることになるため、全部材の重量より、重量手段の浮力分取付部に加わる荷重は小さくなる。更に液位が上昇して下部フロート体の下端まで液面が上昇すると、この間にある線条体の体積に相当する浮力分だけ、取付部に加わる荷重は小さくなる。線条体の直径は小さいため、この部分の体積は微小であり、荷重変化量は極めて小さい。

更に液面が上昇して、下部フロート体が液面下になると、この体積分に相当する浮力が加わり、取付部に加わる荷重は減少する。更に上部フロート体の下端まで液面が上昇すると、この間の線条体の体積に相当する浮力が発生し、取付部に加わる荷重は減少するが、前述同様荷重変化は小さい。上部フロート体が全て液面下になると、上部フロート体の体積に相当する浮力が働き、取付部に働く荷重は減少する。

それぞれの部材の重量、体積の条件を
（重量手段、線条体、下部フロート体、法部フロート体の重量総和）
＞（重量手段、線条体、下部フロート体、上部フロート体の体積総和）
×（適用流体の比重）
のように規定しているので、上部フロート体が液面下にある状態でも取付部には荷重が加わる。この発明のフロート構造体は、上部下部フロート体が液没しても、取付部に重力方向の荷重が存在することになるため、フロート構造体が浮遊することは無い。

請求項２の構成は、請求項１の重量手段の上部に重量手段と一体的に構成されたフロートを有する下部フロート重量手段として構成の簡素化を図ったものである。
それぞれの部材の重量、体積の条件を
（線条体、下部フロート重量手段、上部フロート体の重量総和）
＞（線条体、下部フロート重量手段、上部フロート体の体積総和）
×（適用流体の比重）
の様に規定しているので、上部フロート体が液面下にある状態でも取付部には荷重が加わる。この発明のフロート構造体は、下部フロート重量手段、上部フロート体が液没しても、取付部に重力方向に荷重が存在することになるため、フロート構造体が浮遊することは無い。液位設定は、線条体の全体の長さ調整で、液位差調整は上部フロート体の位置調整で、対応することは出来る。

請求項３の構成は、請求項１の重量手段の上部に重量手段と一体的に構成されたフロートを有するフロート重量手段として構成の簡素化を図ったものである。
それぞれの部材の重量、体積の条件を
（線条体、フロート重量手段の重量総和）
＞（線条体、フロート重量手段の体積総和）×（適用流体の比重）
のように規定しているので、液位差調整が必要でない場合や液位差調整の対応が出来ない弁構造体との組合せで請求項１の説明に記載しているのと同様にフロート重量手段が液面下にある状態でも取付部に重力方向の荷重が存在し、浮遊する虞のないフロート構造体を提供するものである。

請求項４の構成は請求項１の上部フロート体、下部フロート体を一体化した構成それぞれの部材の重量、体積の条件を
（重量手段、線条体、フロート体の重量総和）
＞（重量手段、線条体、フロート体の体積総和）×（適用流体の比重）
のように規定しているので、フロート体が液面下にある状態でも取付部に重力方向の荷重が存在し、浮遊する虞のないフロート構造体を提供するものである。
請求項３に対して重量手段を分離する事でフロート体の液面の波の影響でのフロート構造体の揺れを抑制する効果を発揮することができる。

請求項１、請求項２に記載のフロート構造体と特許文献１、特許文献２に記載の弁構造体と組合わせると、概略線条体の長さで、大幅な液位設定の変更が可能となり、また複数の給水（液）源を有する受水（液）槽、貯水（液）槽への対応できるボールタップの提供が可能となる。

それぞれの部材の重量、体積の条件を
（重量手段、線条体、下部フロート体、法部フロート体の重量総和）
＞（重量手段、線条体、下部フロート体、上部フロート体の体積総和）
×（適用流体の比重）
のようにそれぞれの部材の総体積に適用流体の比重を乗じた数値が、フロート構造体のそれぞれの部材の総重量の数値より小さくなる様に規定しているので、上部フロート体が液面下にある状態でも取付部には荷重が加わる。この発明のフロート構造体は、上部下部フロート体が液没しても、取付部に重力方向の荷重が存在することになるため、フロート構造体が浮遊することは無い。

請求項２の構成は、請求項１の重量手段の上部に重量手段と一体的に構成されたフロートを有する下部フロート重量手段として構成の簡素化を図ったものである。
それぞれの部材の重量、体積の条件を
（線条体、下部フロート重量手段、上部フロート体の重量総和）
＞（線条体、下部フロート重量手段、上部フロート体の体積総和）
×（適用流体の比重）
のようにそれぞれの部材の総体積に適用流体の比重を乗じた数値が、フロート構造体のそれぞれの部材の総重量の数値より小さく様に規定しているので、上部フロート体が液面下にある状態でも取付部には荷重が加わる。この発明のフロート構造体は、下部フロート重量手段、上部フロート体が液没しても、取付部に重力方向に荷重が存在することになるため、フロート構造体が浮遊することは無い。液位設定は、線条体の全体の長さ調整で、液位差調整は上部フロート体の位置調整で、対応することは出来る。

請求項３の構成は、請求項１の重量手段の上部に重量手段と一体的に構成されたフロートを有するフロート重量手段として構成の簡素化を図ったものである。
それぞれの部材の重量、体積の条件を
（線条体、フロート重量手段の重量総和）
＞（線条体、フロート重量手段の体積総和）×（適用流体の比重）
のようにそれぞれの部材の総体積に適用流体の比重を乗じた数値が、フロート構造体のそれぞれの部材の総重量の数値より小さくなる様に規定しているので、液位差調整が必要でない場合や液位差調整の対応が出来ない弁構造体との組合せで請求項１の説明に記載しているのと同様にフロート重量手段が液面下にある状態でも取付部に重力方向の荷重が存在し、浮遊する虞のないフロート構造体を提供するものである。

請求項４の構成は請求項１の上部フロート体、下部フロート体を一体化した構成
それぞれの部材の重量、体積の条件を
（重量手段、線条体、フロート体の重量総和）
＞（重量手段、線条体、フロート体の体積総和）×（適用流体の比重）
のようにそれぞれの部材の総体積に適用流体の比重を乗じた数値が、フロート構造体のそれぞれの部材の総重量の数値より小さくなる様に規定しているので、フロート体が液面下にある状態でも取付部に重力方向の荷重が存在し、浮遊する虞のないフロート構造体を提供するものである。
請求項３に対して重量手段を分離する事でフロート体の液面の波の影響でのフロート構造体の揺れを抑制する効果を発揮することができる。

図１８は、特許文献１の弁構造体４０と本発明のフロート構造体を組合わせた図を示す。
それぞれの部材の総体積に適用流体の比重を乗じた数値が、フロート構造体のそれぞれの部材の総重量の数値より小さくなる様に、適切に各部材の重量、体積を設定すれば、下部フロート体２の中間位置辺りで給水開始位置を設定することができ、上部フロート体３の中間位置辺りで給水停止位置を設定することができる。且つ上部フロート体３が完全に水没しても、取付部４には、重力方向の力が作用するため、線条体５（ワイヤー）の弛む虞はない。下部フロート体２および上部フロート体３の位置設定により、水位差調整も可能となる。加えて図１２に示しているような使用法も可能である。

図１９は、特許文献２の弁構造体３０と本発明のフロート構造体を組合わせた図を示す。
それぞれの部材の総体積に適用流体の比重を乗じた数値が、フロート構造体のそれぞれの部材の総重量の数値より小さくなる様に、適切に各部材の重量、体積を設定すれば、下部フロート体２の中間位置辺りで給水開始位置を設定することができ、上部フロート体３の中間位置辺りで給水停止位置を設定することができる。且つ上部フロート体３が完全に水没しても、取付部４には、重力方向の力が作用するため、線条体５（ワイヤー）の弛む虞はない。下部フロート体２および上フロート体３の位置設定により、水位差調整も可能となる。加えて図１２に示しているような使用法も可能である。

Claims (4)

1. ボールタップ等のフロート構造体であって
   ボールタップ本体に取付ける取付部と、取付部に接続された任意の長さの線条体と、線条体を垂下するように取付けられた重量手段と前記取付部から前記線条体に取付けられた重量手段の間に、任意の位置に取付け固定が出来る下部フロート体及び前記取付け部から下部フロート体の間に任意の位置に取付け固定が出来る上部フロート体を含み、フロート体が全て液面下に没した状態でも取付部に重力方向に荷重が作用するフロート構造体。
   
2. ボールタップ等のフロート構造体であって
   ボールタップ本体に取付ける取付部と、取付部に接続された任意の長さの線条体と、線条体を垂下するように取付けられた重量手段とその上に一体構成された下部フロート体と前記取付け部から前記線条体に取付けられた重量手段とその上に一体構成された下部フロート体の間に、任意の位置に取付け固定が出来る上部フロート体を含み、フロート体が全て液面下に没した状態でも取付部に重力方向に荷重が作用するフロート構造体。
   
3. ボールタップ等のフロート構造体であって
   ボールタップ本体に取付ける取付部と、取付部に接続された任意の長さの線条体と線条体を垂下するように取付けられた重量手段とその上に一体構成されたフロート体を含み、フロート体が全て液面下に没した状態でも取付部に重力方向に荷重が作用するフロート構造体
   
4. ボールタップ等のフロート構造体であって
   ボールタップ本体に取付ける取付部と、取付部に接続された任意の長さの線条体と、線条体を垂下するように取付けられた重量手段と前記取付部から前記線条体に取付けられた重量手段の間に、任意の位置に取付け固定が出来るフロート体を含み、フロート体が全て液面下に没した状態でも取付部に重力方向に荷重が作用するフロート構造体。

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