JP3141211B2 - 管水路用制水装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、農業用水等のように、
水量が多く塵芥を多く含む用水を通す管水路において、
無人無動力で、下流の配水管路の水圧、上流の配水管路
の水圧または最大流量を一定にするために設置される管
水路用制水装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術】一般に、上流河川から分岐した用水路に制
水装置を装備することによって区域の便を計ることがな
されている。図８に示す制水装置１はファームポンド等
に施設されるものであり、上流側配水管２の開口2aに対
向して設けられたキャップ３と、開口2aの端部を延出す
る円筒状弁部4aを有するピストン４と、流量を調整する
操作装置５と、ピストン４の前後部面に上流側の水圧を
掛けるパイロット弁６と、自由水面を有する流水の水位
をパイロット弁６に機械的に伝達する検出装置７とから
なっている。この制水装置１のパイロット弁６は、一対
のピストン８を有し、検出された水位によってピストン
ロッド９がシリンダ10内を移動することによって、操作
装置５のピストン４の前後部面の一方または両方に水圧
を掛けるようにされている。

【０００３】パイロット弁６の作動時には、僅かにピス
トン４内の水を自由水面を有する水中に放出する。な
お、塵芥によるパイロット弁６の閉塞やこのシリンダ10
内の土砂の堆積を防止するために、上流側水路の連絡部
にはストレーナ11が取付けられている。このように、パ
イロット弁６のピストン８が移動して円筒状弁部4aがキ
ャップ３に近接あるいは遠退して操作装置５を開あるい
は閉にすることで上流水位や下流流量を調整することが
できる。このとき、水位の変動に伴い、絶え間なく開閉
を繰り返すことになり、パイロット弁６から水を排出し
続けることになる。

【０００４】上流河川から分岐した水路を管構造とした
場合に、図６に示す玉形弁12が利用されることがある。
玉形弁12は配水管２の下流側と連絡させたパイロット弁
13と併設され、下流側の流水を基準にして作動するよう
にしている。玉形弁12の内部にはシリンダ室14が外部の
配水管２の軸と直交して配され、弁体15が摺動自在に設
けられ、玉形弁12内で損失水頭を大きくすることによっ
て弁体15の上面と下面との水圧差を大きくして昇降可能
にし、シリンダ室14内の圧力をパイロット弁13で調整し
て弁体15を作動させ、管路を開閉するようになってい
る。このとき、パイロット弁13や調整軸16によって流入
量または排出量を調節することができる。なお、玉形弁
12の弁体15が静止状態であっても、シリンダ内は流水が
通過することになる。

【０００５】一方、図７に示すようなニードル弁17を管
水路に利用することがある。ニードル弁17は、上流部分
18a と下流部分18b を分割して嵌合させた流線形のニー
ドル本体18と、ニードル本体18の周囲に流路を形成させ
て覆うハウジング19からなっている。ハウジング19は配
水管２と連接し、ニードル本体18の上流部分18a は支持
部材20によってハウジング19に固着されている。この装
置は、ニードル本体18内部に流れる流水の流入量または
流出量を調節してニードル本体18内の水圧を加減し、ニ
ードル本体18の下流部分18bを出入りさせてハウジング1
9の下流面との間の隙間を調節し、管路を開閉するもの
である。ニードル弁17の形状については詳細な研究がな
されており、ニードル本体18やハウジング19の流線形の
形状から推察し得るように、管路の途中に設け得る弁の
中では最も損失水頭が少ない。従って、ダムの高さやポ
ンプの揚程が小さくなり、あるいは管路全体の勾配を急
にして、径を小さくし工費を節減し得る。

【０００６】ところで、管水路の構造において、例え
ば、油圧系機器に比べて、管径が格段に大きいので、弁
以外の部分の損失水頭が少なく、また所定の圧力もけた
違いに低い。したがって弁の損失水頭が極力低くない
と、総体の損失水頭の中に占める弁の損失水頭の割合が
大きくなる。したがって、弁の損失水頭が、例えば２ｍ
大きければ、ダムの高さも２ｍ近く高くなるので、その
経済的な損失は、途方もなく大きくなる。

【０００７】したがって、管水路に玉形弁12を設置する
ことは損失水頭が大きくなり不向きである。また、損失
水頭が大きいということ、二次圧が低いということはキ
ャビテーションを起こし易い。また、損失水頭の少ない
ニードル弁17を使用した場合、急激に管路を開くと、ニ
ードル本体18の下流部分18b の抵抗が動摩擦抵抗である
ために小さく、全開に近い状態まで開き、この後、この
状態から管路を閉じるときに、大きな静止摩擦抵抗のた
めニードル本体18の下流部分18b は上流側に動けず、管
路が閉塞されない。このような事情から、用水において
は一部の箇所に玉形弁12が使用され、殆どの箇所に弁の
開閉を電力で行う電動弁が使用されており、配電線の建
設を余儀なくされている。

【０００８】

【発明が解決すべき課題】以上、説明したように、管水
路において、玉形弁12は損失水頭が大きいという問題が
あり、また、弁の下流の水圧が低いので、キャビテーシ
ョンが起き易く、弁振動して騒音を発し、また、壊食す
るという課題がある。また、ニードル弁17においては、
下流部分18b を弁の開方向に移動させる際には、ニード
ル本体18内の水圧を下流よりもかなり低くする必要があ
るので、下流の水圧が低ければ使用できないという課題
がある。また、ニードル本体18内の水を大気中に放出す
るという不経済な面がある。なお、電動弁に至っては停
電時には機能が喪失するという課題を有する。

【０００９】また、図８に示すようなパイロット弁６を
管水路の既成のバルブに使用するとすれば、摺動部分
（ピストンの前後部）にかかる水圧が相殺される、水圧
スリーブバルブ、コーンスリーブバルブまたはハウエル
バンガーバルブに限定されるので、用途が（下流側流水
を）水中か空中に放水する場合に限られていた。さらに
補足すれば、スリーブバルブとコーンスリーブバルブは
水中に放水するバルブであるので、管水路の途中に設け
る減圧弁や定流量弁に適しない。また、ハウエルバンガ
ーバルブは空中に放水するバルブであるので、一見、安
全バルブに適するように見えるが、水流を空中に拡散し
て、水温を上昇させるためのバルブであるので、拡散し
た水を集めるための池が必要となる。したがって、管水
路に適したパイロット弁がないため、効率の悪い既成の
バルブをそのまま使用しなければならないという課題が
ある。

【００１０】また、従来技術の玉形弁12に使用されるパ
イロット弁13においては、絶え間なく流れている流水の
流入量または流出量を調整して弁を開閉するもので、ま
た、パイロット弁13の弁体が内蔵されているために、パ
イロット弁13が塵芥により閉塞されやすく、修復が困難
であるという問題がある。また、土砂や塵芥を多く含む
水を濾過するストレーナ11を装備しても、弁が静止して
いる状態においても絶えず水がストレーナ11を通過して
いるので、ストレーナ11が目詰まりし易く、しかも管内
に収納されているので清掃が難しいという問題がある。

【００１１】本発明は、損失水頭が小さくても確実に作
動し、流水の排出量の少ないパイロット弁を併用した、
塵芥の影響の少ない無人無動力の管水路用制水装置を提
供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、ニードル本体を上下流に分割された配水
管の間に支持部材を介して固着し、該ニードル本体を覆
うハウジングを該上下流の配水管に摺動自在に設けたニ
ードル弁と、小シリンダ内に小ピストンロッドに結合さ
れた一対の小ピストンを摺動自在に嵌合し、該一対の小
ピストンの内側に近接して前記小シリンダに周回して穿
たれた一対のスリットの外周を囲繞する一対の接合室を
設けたパイロット弁とを有し、前記ニードル弁の上流の
配水管内と、前記パイロット弁の一対の小ピストンの内
側の小シリンダ内とを導水管によって連通させ、前記小
ピストンロッドを作動させる制御装置を設け、前記一対
の接合室と、ピストンによって上流側と下流側とに分け
たシリンダを有する開閉装置の該シリンダの上流側と下
流側とをそれぞれ通水管によって連通させ、該開閉装置
のシリンダ内に収納されたピストンと前記ニードル弁の
ハウジングとをピストンロッドを介して結合したことを
特徴とする。

【００１３】また、制御装置を、ニードル弁の下流ある
いは上流の配水管内と連通する水圧検知室を配し、該水
圧検知室に装着したダイヤフラムまたはピストンからな
る水圧検知片およびスプリングを、前記パイロット弁の
小ピストンロッドの移動方向に合わせて該小ピストンロ
ッドに連結した構成とすることを特徴とする。さらに、
配水管に該配水管より狭窄されたベンリュリ管部を設
け、ベンリュリ管部および該ベンリュリ管部の上流側配
水管内と連通する水圧検知室をそれぞれ配し、該各水圧
検知室に装着したダイヤフラムまたはピストンからなる
各水圧検知片およびスプリングを、前記パイロット弁の
小ピストンロッドの移動方向に合わせて該小ピストンロ
ッドに連結した構成としても良い。

【００１４】さらに、配水管内に挿入した導水管の先部
を水流に平行に形成し、該平行な先部を、先端を閉塞し
て外周に複数の導水口を穿ち、先部の中程にリングを固
着して布製のストレーナをリングを中央にして上流端と
下流端とを導水管の先部に緊縛して張設したことを特徴
とする。

【００１５】

【作用】上記のように構成することによって、制御装置
によって配水管内を流れる流水の水圧または流量が変わ
ったときに、パイロット弁内の小ピストンを移動させ、
空中に片方のスリットを露出する。スリットが露出する
と開閉装置のピストンの片側の水圧が消失し、上流の配
水管内の水圧でニードル弁のハウジングが移動して配水
管通路を拡径あるいは縮径する。したがって、損失水頭
の少ないニードル弁を管路の途中に設けても、ニードル
弁の上下流の水圧差によらず確実に作動する。また、ニ
ードル本体とハウジングとの流線形状が一様であるので
キャビテーションが起きにくい。

【００１６】ニードル弁が静止している状態において
は、開閉装置の作動力は全くないが、ハウジングとニー
ドル本体の接触部分の径と上流端の径は等しいので、ハ
ウジングに働く水圧は殆ど相殺され、僅かな不平衡力が
働くだけである。また、ハウジングには摩擦力が働いて
いるので、安全に静止状態を保持することができる。し
たがって、無意味に開閉を繰り返すことがなく、ピスト
ンが動く際にシリンダから排出されるだけである。ま
た、弁の損失水頭が問題になるような、大規模な利水施
設においては、水圧の変動は著しく緩慢である。したが
って、排出される水量は極めて僅かである。

【００１７】また、下流または上流の配水管内水圧をダ
イヤフラムまたはピストンからなる水圧検知片に伝達
し、スプリングに支持した小ピストンロッドを操作する
ようにすると、下流または上流の水圧に応じてニードル
弁が開閉するので、減圧弁、または安全弁として使用で
きる。

【００１８】また、スプリングで支持した小ピストンロ
ッドに、配水管を狭窄して設けたベンチュリ管内の水圧
と、ベンチュリ管の上流側の配水管内の水圧を掛けて操
作すれば、流量に応じてニードル弁が開閉するので、定
流量弁として使用することができる。

【００１９】また、パイロット弁は開閉装置のピストン
を空気と上流の水圧とで動作するようにしてあり、ピス
トンの動作、ひいてはニードル弁が機敏になり、導水管
の流水が少なくパイロット弁が塵芥により閉塞されにく
い。さらに、弁が静止している状態においては、パイロ
ット弁を通過する水流はないので、ストレーナを通過す
る水量は著しく少なくなり塵芥の影響もなくなる。導水
管の先部の外周に取付けたストレーナは、リングによっ
て流水に対して抵抗を持たせているが、水流とストレー
ナの交角も小さくストレーナに塵芥を押し付ける力を小
さくしており、パイロット弁に掛かる流水の塵芥を除去
するとともに、ストレーナの清掃を容易にしている。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１に示すように、管水路の制水装置21は、
先ず、ニードル弁22が配水管23に連設され、パイロット
弁24が給水装置25を介してニードル弁22の上流側の配水
管23と連絡されている。給水装置25の導水管26は一端を
ニードル弁22の上流側の配水管23に挿入され、導水管26
の先部は配水管23の内部で流水の流れに沿って曲げられ
十分な長さをもって装着されている。図２に示すよう
に、導水管26の先部は先端を閉塞し外周に多数の孔また
は溝からなる導水口26a が穿たれている。また、先部の
中程にリング27が固着され、リング27の外周に布製のス
トレーナ28が緊張して支持され、ストレーナ28の上流端
と下流端は導水管26の直線部分に緊縛されて中間部は適
当に皺と弛みが与えられている。リング27の大きさは、
水流に対する抵抗と塵芥が溜まらないと言う観点から、
小さめにされている。

【００２１】パイロット弁24の小シリンダ24a 内には小
ピストンロッド24b に固着された一対の小ピストン24c
が摺動自在に嵌合されており、一対の小ピストン24c の
間、すなわち、小シリンダ24a の中央部に締切弁29を介
して導水管26の他端が開口している。また、一対の小ピ
ストン24c の内側に近接して、一対の幅の狭いスリット
24d が全周にわたって刻まれ、その外周は一対の接合室
24eに囲繞されている。そして、小ピストン24c とスリ
ット24d の間隔の差は、水位、水圧または流量の変動を
許容し得る限度内において、開閉頻度が過大にならない
ように設定されている。小ピストンロッド24b は上流水
位あるいは下流水位等によって動かすための制御装置30
と連結されている。

【００２２】パイロット弁24の一対の接合室24e 内に
は、それぞれ通水管31の一端が開口し、その他端はニー
ドル弁22を直接作動させる開閉装置32のシリンダ32a の
上流と下流の端に開口している。パイロット弁24と開閉
装置32のシリンダ32a の高低差は極力小さくされてい
る。パイロット弁24の姿勢は任意であるが、実施例にお
いては、パイロット弁24が上下流方向に置かれ、通水管
31が交錯しないでパイロット弁24と開閉装置32が連通さ
れている。

【００２３】シリンダ32a は配水管23の外周に環状に設
置され、シリンダ32a 内にはピストン32b が摺動自在に
嵌合されている。シリンダ32a とピストン32b は、３個
以上に分割することも可能であるが、実施例においては
便宜的に、環状にして一個とされている。また、ピスト
ン32b に固着された３本のピストンロッド32c （２本を
図示）はシリンダ32a の側壁を貫通して、ニードル弁22
のハウジング22a に結合されている。なお、ピストン32
b の外周にはパッキン33が装着され、また、シリンダ32
a の両端の下面に一対のドレーン管34が開口し、その他
端は途中に一対のコック35を連結して大気中に開口して
いる。

【００２４】配水管23途中に設けられたニードル弁22は
ハウジング22a の両端部が配水管23の外周を摺動自在に
設けられ、ニードル本体22b は、流水に対する前後方端
にそれぞれ３ないし４枚の羽根（支持部材）36を取付け
て上下流の配水管23の内面に固着されている。ハウジン
グ22a の上流側端部の内面に、ストッパ37が固着され、
さらにその外側に位置を調節自在にしてメタル38が装着
され、ストッパ37とメタル38の間にＶパッキン39が装着
されている。また、ハウジング22a の上流端と下流端の
径は等しくされている。全閉状態において、ニードル本
体22b とハウジング22a を上流側と下流側のいずれで接
触させるかと言う事は任意であるが、実施例において
は、便宜的に下流側とし、ハウジング22a の下流の最も
径が小さくなった位置で、接触するようになっている。
全開状態は、シリンダ32a とピストン32bが接触して保
持される。

【００２５】次は、作用について説明する。図１で示さ
れる実施例は定水位弁、減圧弁、安全弁および定流量弁
に共通な構成にかかるものである。従って、個々の用途
に関する作用については後に詳述する事とする。先ず、
ニードル弁22の開閉の作用について説明する。配水管23
内の水圧または流量が変化し適正でなくなれば、これを
検知し伝達する制御装置30によって、パイロット弁24の
小ピストンロッド24b が摺動し、片側のスリット24d が
空中に露出する。これによって、開閉装置32のピストン
32bに働いていた片面の水圧が消失し、ピストン32b と
ハウジング22a が上流方向あるいは下流方向に摺動し、
ニードル本体22b とによってニードル弁22が開または閉
となり、水圧または流量が是正される。また、パイロッ
ト弁24とシリンダ32a の高低差が極力小さくされている
ので、通水管内の水の影響はなく、開閉装置32は、ニー
ドル弁22の上流の水圧と大気圧の差によって作動するの
で、たとえ損失水頭が殆どなくても、何ら支障を来さな
い。

【００２６】次はキャビテーションの問題について説明
する。二次圧が低いとキャビテーションが起こりやすい
ことは周知であり、大気中に過剰な水を放出する安全弁
においては最もキャビテーションが起こりやすい。しか
しながら、ニードル弁22はそのニードル本体22b とハウ
ジング22a とが流線形であり、ハウジング22a の上流と
下流の径は等しくされ、比較的に均一な形状を呈してい
るので、キャビテーションが起こり難く、安全弁として
も好適である。また、管路の途中に設ける減圧弁または
定流量弁にも適している。

【００２７】次に、ニードル弁22の静止状態におけるパ
イロット弁24、開閉装置32の総合的な作用について説明
する。ニードル弁22が静止している状態においては、パ
イロット弁24と開閉装置32との作動力は全くない。従っ
て、ニードル弁22が開閉を繰り返して、水圧や流量が変
化し、絶えず水を排出する事を防止するためには、摺動
部分にかかる水圧が相殺されていることが必要である
が、ハウジング22a の上流と下流の径が等しくなってい
るので、弁が開いている状態においては、ハウジング22
a にかかる水圧は相殺される。また、ニードル本体22b
とハウジング22aの上下流の形状が、ほぼ対象になって
いるので、動水の影響も殆どない。

【００２８】なお全閉状態においても、ニードル本体22
b とハウジング22a の接触点が下流の最も径が小さくな
った箇所になっているので、少なくともハウジング22a
のニードル本体22b に面した部分については同様であ
る。もっとも全閉状態においては、ニードル22の下流側
のＶパッキン39には水圧がかからず、上流側のＶパッキ
ン39だけに上流向けの水圧がかかっている。しかしなが
ら、上流側のＶパッキン39にかかる水圧は、Ｖパッキン
39に接したストッパ37の上流面にかかる水圧と相殺され
る。しかも、メタル38やＶパッキン39に摩擦力が働いて
いる。従って、ハウジング22a が無意味に絶え間なく動
いて、開閉動作を繰り返す事は有り得ない。

【００２９】また、上述の説明から理解される通り、本
発明にかかる装置においては、ニードル弁22が静止して
いる時には、排出される水量は全くない。したがって、
失われる水量はピストン32b の移動によって押しのけら
れる水量だけであるが、損失水頭が重視される大型の弁
においては、大数の法則が働くので、水圧の変化は極め
て緩慢である。また小ピストン24c とスリット24d の間
隔の差が、開閉頻度が過大にならないように設定されて
いるので、開閉頻度も極めて少ない。したがって、図８
に示す従来技術と違って、水を捨てるために生ずる経済
的な損失は全く問題にならない。

【００３０】また、本発明において用いたパイロット弁
24と開閉装置32も、ニードル弁22のハウジング22a を摺
動させるという独自の構成であるので、損失水頭が小さ
くキャビテーションが起こりにくく、両々相まって、用
途が一挙に拡大すると言う抜群の効果が得られた。ま
た、水圧が高い場合には、Ｖパッキン等の水密装置の抵
抗が大きくなるので、従来技術においては、図７に示す
ニードル弁(17)では一次水圧、二次水圧の差を利用して
損失水頭を大きくするか、または装置の径を大きくせざ
るをえないが、本発明によるパイロット弁24では、高圧
の場合には高圧の一次水圧を無駄なく利用できるので、
逆に高圧になる程有利になり、開閉装置32を小さくする
ことができる。

【００３１】また、パイロット弁24と開閉装置32との作
動が迅速になり、利用する流水が少なく塵芥による閉塞
の可能性が非常に低くなる。また、たとえ閉塞しても、
小ピストン24c が小シリンダ24a の端に近いところにあ
るので、締切弁29を閉じて小ピストン24c を手で小シリ
ンダ24a の外に引き出せば、簡単に塵芥を除去できる。

【００３２】また、ストレーナ28を通過する水量は、静
止状態においては全くなく、作動時においても、ピスト
ン32b の移動のために必要な僅かな水量である。さら
に、リング27を大きくせずに、ストレーナ28の長さを大
きくすれば、ストレーナ28の面積が大きくなり、水の通
過速度と内外の水圧差が小さくなる。なお、ダムやポン
プの水圧の変化は極めて緩慢であるので、ニードル弁22
が動く回数も極めて少ない。従って、ストレーナ28の目
詰まりの原因となる通過水量が著しく少ない。したがっ
て、大きな塵芥はストレーナ28に引っ掛からずに配水管
23を流れる流水によって下流に押し流される。また、シ
ルトのように微細な付着物の清掃は通常は難しいが、ス
トレーナ28に皺と弛みがあるから、ストレーナ28が水流
に煽られて縦横にはためくので、揉み洗いと同然の作用
により微細な付着物も洗い流される。

【００３３】塵芥は布製のストレーナ28により濾過され
てはいるが、長年のうちにはパイロット弁24、開閉装置
32内に堆積する。パイロット弁24は小ピストン24c が外
から覗ける位置にあるので、導水管26に装着された締切
弁29を閉じて、小ピストン24c を小シリンダ24a 外に引
き出せば、簡単に塵芥を除去できる。また、開閉装置32
はコック35を開いても連動するようになっているので、
ニードル弁22は開閉しない。したがって、使用中におい
てもシリンダ32a 内の異物を排出できる。

【００３４】次に、図１に示す制御装置30を具体的にし
て、下流の水圧を一定に保持する減圧弁または上流の水
圧を一定に保持する安全弁として制水装置を使用した応
用例を説明する。図４に示す制水装置40は減圧弁であ
り、パイロット弁24の小ピストンロッド24b は上流側に
長くされその端部は、水圧検知装置41の水圧検知室42に
備えた、圧力により変動する水圧検知片43に固着されて
いる。水圧検知片43はダイヤフラムまたはピストンで構
成される。水圧検知室42は圧力計44が装着され、検知用
導水管45を介してニードル弁22の下流の配水管23内と連
通されている。検知用導水管45の先部は先に示した導水
管26と同様に水流に沿って曲げられ、先端は閉塞され外
周に複数の導水孔45a が穿たれている。この曲げられた
先部にはリング27を介してストレーナ28が張られてい
る。検知用導水管45をニードル弁22の上流に設置するこ
とで安全弁が得られる。

【００３５】また、パイロット弁24の小シリンダ24a の
上流端に水圧調節装置46のスプリング支持台47が固着さ
れ、また、小ピストンロッド24b にハンドル48がねじで
嵌合されこの間にスプリング49が装着されている。スプ
リング49の長さは、小ピストンロッド24b の移動による
スプリング49の圧力の変化を無視しうるように、水圧の
許容変動値に応じて十分に長くされている。

【００３６】次は作用について説明する。スプリング49
が十分に長くされているので、ニードル弁22の下流の配
水管23内の水圧が僅かに高くなれば、水圧検知片43が飛
び出して、小ピストンロッド24b が下流側に移動し、シ
リンダ32a の上流側に通ずるスリット24d が空中に露出
し、シリンダ32a の上流側が大気に連通するので、ピス
トン32b とハウジング22a が上流側に移動し、ハウジン
グ22aとニードル本体22b の間隔が狭くなり、流量が減
少する。その結果、下流の配水管23内の水圧が低くな
る。従って、下流の水圧がほぼ一定に保持される。な
お、ニードル弁22の下流の配水管23内の水圧が僅かに低
くなれば、ハウジング22a が下流側に移動して、流量が
増加するように設定されている。

【００３７】また、水圧検知室42に装着された圧力計44
の指示にしたがって、スプリング49を保持したハンドル
48を回せば、下流側の水圧を任意に設定できる。

【００３８】次に、配水管23に流れる流量を一定にする
定流量弁として制水装置を使用した応用例を説明する。
図５に示す制水装置50は定流量弁であり、ニードル弁22
１の上流（下流側でも良い）に配水管23より狭窄された
ベンチュリ管部51が設けられている。塵芥による閉塞の
恐れがない場合には経済性を重視して、小型のベンチュ
リ管が配水管23内に挿入される。

【００３９】パイロット弁24には図４に示したものと同
様に小ピストンロッド24b の両端に水圧検知装置41が設
けられ、構造と大きさの等しい一対の水圧検知片43が小
ピストンロッド24b の両端に固着されている。上流側の
水圧検知室42はベンチュリ管部51の上流の配水管23内と
検知用導水管52によって連通され、下流側の水圧検知室
42はベンチュリ管部51内と検知用導水管53によって連通
されている。検知用導水管52,53 の先部は前述した構成
であり、ストレーナ28に被覆されている。

【００４０】また、パイロット弁24の小シリンダ24a の
上流端には、水圧調節装置46のスプリング支持台47が固
着され、小ピストンロッド24b にねじで嵌合されたハン
ドル48との間にスプリング49が装着されている。そし
て、ハンドル48の外周に固着された円盤上の読み取り板
54に近接して流量表示板55が設けられている。また、ニ
ードル弁22の開閉に伴う小ピストンロッド24b の移動に
よる、流量表示板55の読み取り誤差を無視しうるよう
に、スプリング49と流量表示板55の長さは十分に大きく
されている。

【００４１】次は作用について説明する。ベンチュリ管
部51内の流量は、上流と狭窄部の水圧差の二乗に比例す
るので、流量が決まれば、一対の水圧検知装置41の水圧
差が決まる。また、一対の水圧検知片43の構造と大きさ
が等しいので、狭窄部の上流と狭窄部の水圧差に水圧検
知片43の面積を乗ずれば、スプリング49の設定圧力が決
まる。設定圧力が決まれば、スプリング49の自由長とば
ね定数からスプリング49の長さと読み取り板54の位置が
決まる。従って、予め流量表示板55の目盛りを容易に刻
む事ができるので、ハンドル48を回して読み取り板54を
流量表示板55の目盛りに合わせれば、最大流量を設定で
きる。

【００４２】前記のように流量が設定された後に、下流
における水の使用量が最大流量以下であれば、上流と狭
窄部の水圧差よりもスプリング49の力が勝っているの
で、パイロット弁24の小ピストンロッド24b は、シリン
ダ32a の上流側に通ずるスリット24d 側に片寄ってい
る。その結果、シリンダ32a の下流側に通ずるスリット
24d が空中に露出し、ピストン32b の下流面に水圧が働
かないので、ピストン32bとハウジング22a が最大限に
下流に移動してニードル弁22は全開状態を保つ。

【００４３】次に、上流の水圧が高くなり、或いは下流
の水圧が低くなって、流量が増加した場合、スプリング
49の長さが十分に長くされているので、最大流量を僅か
に超えた時点で、小ピストンロッド24b が、シリンダ32
a の下流側に通ずるスリット24d 側に移動して、シリン
ダ32a の上流側に通ずるスリット24d が空中に露出し、
開閉装置32のピストン32b の上流側の水圧が抜けるの
で、ピストン32b とハウジング22a が上流に移動してニ
ードル弁22が閉じる。この動作は、上下流の水圧差が大
きくなる度に行われるので、流量が所定の誤差以上に最
大流量を超える事はなく、流量はほぼ一定に抑えられ
る。

【００４４】また、上下流の水圧差が小さくなり、流量
が所定の最大流量よりも僅かに少なくなれば、小ピスト
ンロッド24b がシリンダ32a の上流側に通ずるスリット
24d側に移動し、シリンダ32a の下流側に通ずるスリッ
ト24d が空中に露出し、シリンダ32a の下流側の水圧が
抜けるので、ピストン32b とハウジング22a が下流に移
動してニードル弁22が開く。この動作は上下流の水圧差
が少なくなる度に行われ、遂には当初に説明した全開状
態となる。

【００４５】

【発明の効果】本発明は以上のように構成するものであ
るので、大気を利用したパイロット弁を使用してニード
ル弁を確実に作動することができ、管水路において損失
水頭の小さいニードル弁を使用することができる。ま
た、ニードル弁が平衡状態のときには流水の排出量がほ
とんどないので経済的、かつ、塵芥の影響が少ないとい
う効果がある。そして、無人無動力で管水路の流水を制
御装置によって操作でき、減圧弁、安全弁および定流量
弁等として活用できるのでその効用は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例のニードル弁を使用した制
水装置の主要部を示す構成図である。

【図２】実施例の制水装置に使用される導水管先部の側
面図である。

【図３】実施例の制水装置に使用されるニードル弁のハ
ウジング先部を示す断面図である。

【図４】実施例の制水装置を下流の水圧を一定に保持す
る減圧弁として使用した場合の構成図である。

【図５】実施例の制水装置を定流量弁として使用した場
合の構成図である。

【図６】従来の管水路に使用される減圧弁の断面図であ
る。

【図７】従来のニードル弁を利用した減圧弁の断面図で
ある。

【図８】従来の、ファームポンド等に使用される制水装
置の構成図である。

【符号の説明】

22 ニードル弁 22a ハウジング 22b ニードル本体 23 配水管 24 パイロット弁 24a 小シリンダ 24b 小ピストンロッド 24c 小ピストン 24d スリット 24e 接合室 26 導水管 27 リング 28 ストレーナ 30 制御装置 31 通水管 32 開閉装置 32a シリンダ 32b ピストン 32c ピストンロッド 36 支持部材 42 水圧検知室 43 水圧検知片 49 スプリング 51 ベンリュリ管部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−10424（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−91731（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−110776（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−18477（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭58−11647（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭46−28587（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭40−27417（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭55−54112（ＪＰ，Ｙ２) 特表 昭58−500621（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 31/12 - 31/42 E02B 13/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ニードル本体を上下流に分割された配水
   管の間に支持部材を介して固着し、該ニードル本体を覆
   うハウジングを該上下流の配水管に摺動自在に設けたニ
   ードル弁と、 小シリンダ内に小ピストンロッドに結合された一対の小
   ピストンを摺動自在に嵌合し、該一対の小ピストンの内
   側に近接して前記小シリンダに周回して穿たれた一対の
   スリットの外周を囲繞する一対の接合室を設けたパイロ
   ット弁とを有し、 前記ニードル弁の上流の配水管内と、前記パイロット弁
   の一対の小ピストンの内側の小シリンダ内とを導水管に
   よって連通させ、前記小ピストンロッドを作動させる制
   御装置を設け、前記一対の接合室と、ピストンによって
   上流側と下流側とに分けたシリンダを有する開閉装置の
   該シリンダの上流側と下流側とをそれぞれ通水管によっ
   て連通させ、該開閉装置のシリンダ内に収納されたピス
   トンと前記ニードル弁のハウジングとをピストンロッド
   を介して結合したことを特徴とする管水路用制水装置。
2. 【請求項２】 ニードル弁の下流あるいは上流の配水管
   内と連通する水圧検知室を配し、該水圧検知室に装着し
   たダイヤフラムまたはピストンからなる水圧検知片およ
   びスプリングを、前記パイロット弁の小ピストンロッド
   の移動方向に合わせて該小ピストンロッドに連結した構
   成とする制御装置を設けたことを特徴とする請求項１に
   記載された管水路用制水装置。
3. 【請求項３】 配水管に該配水管より狭窄されたベンリ
   ュリ管部を設け、ベンリュリ管部および該ベンリュリ管
   部の上流側配水管内と連通する水圧検知室をそれぞれ配
   し、該各水圧検知室に装着したダイヤフラムまたはピス
   トンからなる各水圧検知片およびスプリングを、前記パ
   イロット弁の小ピストンロッドの移動方向に合わせて該
   小ピストンロッドに連結した構成とする制御装置を設け
   たことを特徴とする請求項１に記載された管水路用制水
   装置。
4. 【請求項４】 配水管内に挿入した導水管の先部を水流
   に平行に形成し、該平行な先部を、先端を閉塞して外周
   に複数の導水口を穿ち、先部の中程にリングを固着して
   布製のストレーナをリングを中央にして上流端と下流端
   とを導水管の先部に緊縛して張設したことを特徴とする
   請求項１ないし３に記載された管水路用制水装置。