JP2872013B2 - 水位センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水位を検知して制御弁
等を作動させるための水位センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば田畑への自動灌漑装置等に
使用されている水位センサは、二つのフロート本体の上
面にそれぞれフロート軸を設け、それらを水位設定用の
目盛板に互いに平行にかつ上下方向に移動及び固定自在
に配設することで、水位の上限及び下限の任意設定を可
能にしたものがある（図１１参照）。この形式のもの
は、稲の成長段階に応じて水位が任意に設定できること
はもちろん、給水時間の間隔を調節するいわゆる自動間
断灌漑の実施も可能である。

【０００３】また、他の従来技術には、いわゆるボール
タップ形式を採用したものがある。この形式のものは、
構成が極めて単純であり、センサ装置としてコンパクト
であると同時にコスト的にも有利である。この例が実公
昭６０−２４１３１号公報に開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これら従来の
技術では、前者はフロートを二つ設ける必要があるため
構造が複雑であり、センサ装置として大型化するきらい
がある。と同時に、コスト的にも不利である。

【０００５】また、後者は、構造が単純でコンパクトに
構成できる反面、上限及び下限水位を設定することがで
きない。したがって、自動間断灌漑が実施できないとい
う難点がある。

【０００６】本発明は上記従来技術の問題点を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、 １．フロートを一つにすることで、装置のコンパクト化
及び低コスト化を図る。 ２．１の条件を満たして、かつ上限下限水位の設定を可
能にする。 以上、二つの特徴を有した水位センサを提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明によれば、次のような構成の水位センサが提供さ
れる。

【０００８】フロートの上下動に連動して、制御弁を作
動させる水位センサにおいて、長尺の上部ストッパー及
び長尺の下部ストッパーがそれぞれフロートガイドに移
動可能に固定され、かつ該フロートが前記フロートガイ
ド及び下部ストッパーの少なくとも一方に遊嵌されて前
記上部ストッパーと下部ストッパーとの間に位置してい
ることを特徴とする水位センサ。

【０００９】また、本発明によれば、上記構成の水位セ
ンサにおいて、前記フロートが、フロートガイド及び又
は下部ストッパーとほぼ線接触のみ可能に遊嵌されてい
ることを特徴とする上記水位センサが提供される。

【００１０】なお、上記本発明における「ほぼ線接触」
とは、フロートがフロートの軸方向の巾よりも小さい巾
でフロートガイド及び又は下部ストッパーと接触するこ
とを意味するもので、これに対応したフロートの貫通孔
の断面形状は図４、図７、図８、図９、及び図１０に示
されているものが好適なものとして挙げられるが、その
中でさらに好適なものは図４、図７、図８に示されたも
のである。

【００１１】

【作用】上記構成の本発明の水位センサは次のように作
用する。水位が所定の水位へと上昇するとフロートもそ
れに伴って上昇し上部ストッパーに当接する。さらにフ
ロートはその浮力によってフロートガイドを上方へ押し
上げるので、これに連動する制御弁を作動させる。

【００１２】一方、水位が所定水位に下降した場合に
は、フロートもそれに追随して下降し下部ストッパーに
当接する。フロートガイドは、フロート等の荷重によっ
て下方へ移動させられるので、これに連動する制御弁を
作動させる。上限水位を変更する場合には、上部ストッ
パーをフロートガイドに沿って任意の位置まで移動固定
させる。

【００１３】また、下限水位を変更する場合には、下部
ストッパーをフロートガイドに沿って任意の位置まで移
動固定させる。

【００１４】上限・下限水位幅をなくしたい場合には、
上部ストッパー及び下部ストッパーをフロートガイドに
沿って移動させフロートの上下方向への遊びをなくすよ
う設定する。

【００１５】また、フロートに設けられた貫通孔の形状
を、フロートがフロートガイド及び又は下部ストッパー
とほぼ線接触のみできるように構成すると、フロートガ
イド及び又は下部ストッパーに対するフロートの摺動抵
抗が小さくなり、フロートガイド及び又は下部ストッパ
ーが傾斜した場合でも、フロートの上昇及び下降がスム
ーズに行なわれ、これに伴う制御弁の作動が早くなる。

【００１６】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図１〜３に基づい
て説明する。図１は、本発明の実施例を示す正面図であ
る（フロート１のみ縦断面図で示す）。

【００１７】図において、１は発泡ポリプロピレンから
なる円柱状のフロートであり、その略中央部に矩形の貫
通孔２４が設けられ、該貫通孔２４に後記フロートガイ
ド２及び下部ストッパー６が挿入されている。該貫通孔
２４は可及的にフロートガイド２等に接触しないよう十
分な開口面積を持たせることが必要であり、結果的にフ
ロート１は該フロートガイド２等に遊嵌されるよう構成
されなければならない。また、該貫通孔２４の形状は矩
形に限定されるものではなく、他の形状でもよい。要は
フロート１がフロートガイド等に遊嵌されれば良いので
ある。

【００１８】図４は、フロート１の第２の実施例を示す
縦断面図であり、図５はその平面図である。この場合の
フロートは、その貫通孔２４を、貫通孔２４の内部中央
の開口面積を最小にし、フロート１の上面側及び下面側
に向かって該面積が大きくなるように切り欠き、その断
面形状を、台形に逆台形を重ねた形状にしたものであ
る。すなわち、フロート１がフロートガイド２と下部ス
トッパー６（以下フロートガイド２で代表する）と線接
触のみ可能になるように形成されたものである。

【００１９】該貫通孔２４をこのように形成すると、す
なわち前記図１に示す第１実施例の場合のフロートガイ
ド２の最大傾斜角度α（図６参照）に対し、その４〜６
倍程度の角度β（図４参照）までフロートガイド２が傾
斜してもフロート１と面接触しないように形成すると、
前記第１実施例の場合はフロートガイド２は図６に示さ
れているごとく、Ａ，Ｂの２箇所で線接触するのに対
し、本実施例の場合は図４に示されているごとく、Ｃの
１箇所のみで線接触するため、それだけフロートガイド
２に対するフロート１の摺動抵抗が小さくなり、フロー
ト１の上昇及び下降は明らかにスムーズに行なわれる。

【００２０】一方、フロートガイド２が垂直になってい
る場合でも、前記第１実施例の場合はフロート１とフロ
ートガイド２が面接触するのに対し、本実施例の場合は
線接触しかしないため摺動抵抗が小さくなり、上記同様
フロート１の上昇及び下降はスムーズに行なわれる。

【００２１】図７、図８はフロート１の第３及び第４の
実施例を示す縦断面図であり、貫通孔２４の断面形状を
逆台形状及び台形状にそれぞれ設けたものである。これ
らの場合でも図４の場合と同様の作用、効果が得られ
る。

【００２２】図９、図１０はフロート１の第５及び第６
の実施例を示す縦断面図であり、貫通孔２４の内部中央
の断面形状を円弧状にしたもの及び内部中央の一部垂直
面を残し、その上面側と下面側をテーパー状に切り欠い
たものである。これらの作用、効果はフロートの第２〜
第４実施例のものよりやや劣るが、フロートの第１実施
例（図６）のものより優れていることは言うまでもな
い。

【００２３】本実施例水位センサにおいてはフロート１
は発泡ポリプロピレンを使用しているが、制御対象とな
る流体に対して適当な浮力を発生するものであればどの
ような材質であっても構わない。

【００２４】フロートガイド２は、図２に示すように断
面矩形の両サイドにスライド嵌合用溝が設けられた長尺
のフロートガイドであり、また図３に示されているとお
り、その背面にはアーム１７と軸１９を介して回動自在
に連結された突起部９が設けられている。正面には、図
１に示されているとおり、水位設定用の目盛りが刻印さ
れている。

【００２５】３は、上部に固定用のねじ５、下端部に鍔
４が設けられた長尺の上部ストッパーであって、前記フ
ロートガイド２のスライド嵌合用溝に嵌合され、ねじ５
によって固定されている。鍔４は図２に示すように、矩
形に形成されているが特にこの形状に限定される必要性
はない。要は、フロート１の上昇を受け止めることがで
きる形状であれば良い。

【００２６】６は、上部に固定用のねじ８、下端部に鍔
７が設けられた長尺の下部ストッパーであって、フロー
トガイド２の他方のスライド嵌合用溝に嵌合され、ねじ
８によって固定されている。鍔７は図２に示すように、
矩形に形成され内部にフロートガイド２が挿入可能に貫
通孔を有した形状となっているが、特にこのような形状
に限定される必要性はなく、要はフロート１の下降を受
け止めることができる形状であれば良い。

【００２７】なお、本実施例では、フロート１はフロー
トガイド２と下部ストッパー６の両方に遊嵌されている
が、下部ストッパー６のみに遊嵌されていても良く、そ
の作動は、該両者に遊嵌されている場合と全く同じであ
る。

【００２８】次に、図３において、１０は制御弁本体
（以下、弁本体と記す）であって、本実施例において
は、給排ポート１１，１２及び排出ポート１３を有した
３ポート形式の大気開放弁が使用されている。なお、こ
の大気開放弁は田畑等の基準面に突き立てられたセンサ
ケース（図示せず）内に固定されている。

【００２９】弁本体１０内に配設された球状の弁体１４
の上部には弁軸１５が設けられ、その上端は軸１６によ
ってアーム１７に回動自在に連結されている。したがっ
て、弁１４はアーム１７の回動に伴って排出ポート１３
を開閉するよう構成されている。

【００３０】アーム１７は、軸１８を介して回動自在に
弁本体１０に支承され、その一端は軸１９によってフロ
ートガイド２の突起部９に回動自在に連結され、他端に
はセンサ部とのウェイトバランスを調節するための重り
２０が装着されている。

【００３１】２１はフロートガイド２の上下動をいわゆ
るフリップフロップ形式の動作とするためのスプリング
であって、一端が前記軸１９に、他端が弁本体１０の外
表面に設けられた軸２２に係止されている。

【００３２】本実施例では、制御弁として大気開放弁を
用いたが、この形式に限定されるものではなく、一般の
ボールタップ形式のバルブを用いても良い。

【００３３】上記の構成からなる本実施例の水位センサ
の作動は次のとおりである。図３において、水位Ａが水
位Ｂへと上昇するとフロート１もそれに伴って上昇し上
部ストッパー３の鍔４に当接する。フロート１は、さら
にその浮力によって上部ストッパー３と共にフロートガ
イド２を上方へ押し上げるので、これに連動するアーム
１７は軸１８を中心に左方向に回動し図中点線にて図示
した位置に達する。弁軸１５はこの動作に伴って下方に
移動するので、それに追随した弁１４は排出ポート１３
を閉塞する。したがって、給排ポート１１および１２に
連結される圧力駆動回路（図示せず）は作動状態とな
る。圧力駆動部に、自動給水装置等を用いた場合には、
該装置は閉状態となり、給水が停止される。

【００３４】逆に、水位Ｂが下降し水位Ｃに達すると、
フロート１もそれに追従して下降し、下部ストッパー６
の鍔７に当接する（図中実線にて示す）。フロートガイ
ド２は、フロート１等の荷重によって下方へ移動させら
れるので、これに連動するアーム１７及び弁軸１５の作
動によって、弁１４は弁軸１５と共に上方に移動し、排
出ポート１３を開放する。したがって、給排ポート１１
及び１２に連結される自動給水装置等は開状態となり自
動給水が行なわれる。このようにして、上限水位及び下
限水位の検出と制御弁の作動が行なわれる。

【００３５】次に、上限水位または下限水位の設定値を
変更する場合について説明する。上限水位を変更する場
合には、図１において上部ストッパー３のねじ５を緩め
ることによって、上部ストッパー３をフロートガイド２
上に刻印された目盛りに沿って、希望する設定位置にま
で移動させ、ねじ５を締めることによって、その位置に
固定させる。

【００３６】一方、下限水位を変更する場合には、下部
ストッパー６のねじ８を緩めることによって、下部スト
ッパー６を該目盛りに沿って、希望する設定位置にまで
移動させ、ねじ８を締めることによってその位置に固定
させる。

【００３７】上限水位と下限水位との幅を大きく設定し
た場合には、水位が大きく変動した場合にのみ制御弁２
３を作動させることができる。

【００３８】逆に、上限水位と下限水位との幅を小さく
設定した場合には、小さな水位の変動にただちに追従し
て制御弁２３を作動させることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したごとき構造を有する本発明
の水位センサを使用することにより以下の効果が得られ
る。

【００４０】１．フロートが一つですむので、センサ装
置として極めてコンパクトに構成できる。したがって、
田畑用の自動給水装置等にこのセンサを適用した場合、
スペースを取らず耕耘機等に衝突されて破損する等のト
ラブルがない。 ２．構成が極めてシンプルなので、大量生産に向き、低
コストにて提供できる。 ３．上記１及び２を満足して、なおかつ上限水位及び下
限水位の設定が簡単に行えるので、自動給水装置等に適
用した場合、自動間断灌漑が容易に行える。すなわち、
水田等の条件に応じて給水時間帯を朝または晩に設定す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水位センサの一実施例を示す要部の正
面図である。

【図２】図１に示した実施例の斜視図である。

【図３】図１に示した水位センサ及び制御弁を含む要部
縦断面図である。

【図４】フロートの第２実施例を示す縦断面図である。

【図５】図４に示したフロートの平面図である。

【図６】第１実施例フロートの縦断面図である。

【図７】フロートの第３実施例を示す縦断面図である。

【図８】フロートの第４実施例を示す縦断面図である。

【図９】フロートの第５実施例を示す縦断面図である。

【図１０】フロートの第６実施例を示す縦断面図であ
る。

【図１１】従来の水位センサの要部を示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１…フロート ２…フロートガイド ３…上部ストッパー ４…鍔 ５…ねじ ６…下部ストッパー ７…鍔 ８…ねじ １０…制御弁本体 １１…給排ポート １２…給排ポート １３…排出ポート １４…弁 ２０…重り ２１…スプリング ２３…制御弁 ２４…貫通孔

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フロートの上下動に連動して、制御弁を
   作動させる水位センサにおいて、長尺の上部ストッパー
   及び長尺の下部ストッパーがそれぞれフロートガイドに
   移動可能に固定され、かつ該フロートが前記フロートガ
   イド及び下部ストッパーの少なくとも一方に遊嵌されて
   前記上部ストッパーと下部ストッパーとの間に位置して
   いることを特徴とする水位センサ。
2. 【請求項２】 フロートが、フロートガイド及び又は下
   部ストッパーとほぼ線接触のみ可能に遊嵌されているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の水位センサ。