JP3607206B2

JP3607206B2 - 浮力可変型定流量越流堰及びその遠隔制御方法

Info

Publication number: JP3607206B2
Application number: JP2001024425A
Authority: JP
Inventors: 征義伊藤
Original assignee: 征義伊藤
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2001-01-31
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2021-01-31
Also published as: JP2002227171A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流水系統において流入側の水位変化に拘らず流出側への流量をほぼ一定にするための、フロート式の浮力可変型定量越流堰及びその遠隔制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フロートの浮力を動力とし可動構造を持つ越流堰は公知であるが（例えば特開２０００−８３５３号等参照。）、越流量を調節するにはフロートと越流堰の連結部材の高さを調節する必要がある。連結部材の高さを調節する手段の多くは機械式のため何らかの操作を必要とし、なおかつ機械的誤差を消去し切れないという問題がある。さらに、越流堰とフロートを一体的に連結する部材位置が操作性から越流堰本体の上部空中となり、重心点が高く不安定構造となり重心補正が必要となる。この様な構造で遠隔制御を可能とするには装置が大がかりとなることが予想された。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記の点に着目してなされたもので、その課題はフロートと一体構造の浮体を成す越流堰の高さを無段階に高精度で容易に調節可能とすることである。さらに本発明は越流堰とフロートとの連結部材の調節操作を必要とせず、またフロートと円筒越流堰を一体的に連結する部材位置を最下部又はその付近と
し、重心の低い安定したフロート式定量越流堰を提供することを課題とする。また本発明の他の課題は、越流量の遠隔制御が、汎用システムを利用して行えるようにすることである。
【０００４】
【発明を解決するための手段】
前記の課題を解決するため、本発明は、流入側の水位変化に追従可能でありかつ、下部に水の出入りが可能な開口部を有するフロートと、流入側から流出側への越流水を通過させる越流堰とを一体構造の浮体とし、越流堰の高さを無段階に調節可能とするために設定越流量を調節する手段として、フロート内の空気量を増減しフロートの喫水を変化させる通気路を設け、通気路の系統は送気を目的とする空気供給源に接続するとともに、排気及び送気の切り替え機能を有する開閉弁を設け、フロート内の空気量を調節することによりフロート浮力を可変とする空気量の調節手段を具備し、越流堰の流入側と流出側の水位計測を可能とするように、２個の水位計を越流堰と一体的に上下動可能に設置することにより、完全越流から潜り越流までの総ての越流量を計測可能とし、無段階に越流量を調節可能とするという手段を講じたものである。さらに上記の如く構成される浮力可変型定流量越流堰について、２個の水位計を設置した越流堰部とそこから離れた監視部とを携帯電話をふくむ通信手段によって連絡し、監視部に設けられた流量制御手段を介して上記空気量の調節手段を遠隔操作することにより、越流堰から離れた場所で流量監視及び流量制御を行うという手段を講じることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る浮力可変型定流量越流堰は、用水路その他様々な流水系統において、流入側の水位変化に拘らず、流出側への越流量をほぼ一定にする。越流分の流量（本発明においては、単に越流量という）は調節によって可変であるものも可変でないものもどちらも可能であるが、調節可能なものは調節により定められた越流量を保持することとなる。
【０００６】
この発明の越流堰は、水槽などと呼ばれる湛水装置において、流入側と流出側とを隔てる境界壁に関連して設けられる。その境界壁には、流入側と流出側とを通じる通口部が確保される。そしてこの通口部を通って流入側から流出側へ流れる水量を可変的に調節可能とするために、越流堰とフロートが一体的に組み合わされる。
【０００７】
越流堰とフロートは一体的に連結されているのが普通であり、越流水量を可変的に調節するには、越流堰とフロートを一体的に連結する部材を上下に移動し、越流堰の高さを調節することが従来の技術的常識とされていた。しかし、フロート式定流量越流堰は浮体であり、フロートの喫水と越流堰の高さを調節するた
め、操作反力が必要となり何れかを一時的に固定する構造が必要であった。さらに、越流堰とフロートを一体的に連結する部材位置が操作性から堰本体の上部空中となり、重心点が高く不安定構造となり、重心補正による総重量の増加に伴いフロートも大型化することとなる。
【０００８】
本発明は、フロートと一体的に上下動可能に連結された越流堰の越流高さを調節する手段として、フロート内の空気量を調節することができればフロートの喫水が無段階に調節され越流高さが連動して調節されることに着目してなされたものである。フロート内の空気量を調節可能とする機能を付加することで、越流堰とフロートを一体的に連結する部材の調節操作が不要となり、連結部材を越流堰とフロートの最下部の水中とすることで重心点が下り、重心補正に伴い総重量が増加し、総重量の増加に伴いフロートが大型化するのを防止し、合理的なフロート式定流量越流堰の提供が可能となる。
【０００９】
本発明に係る浮力可変型定流量越流堰に、先に出願している特願平１１−１８０３８３号発明の定流量越流堰を適用すれば、作動摩擦力が極小であることから大きな浮力を必要とせずより効果的である。同号の発明では越流堰は通口部の流出側、つまり下流側に、上下動可能に配置される。通口部は流入側と流出側とを通じる手段であり、上下方向の開口に近いものや、曲り管に近い構造を有するものを含む。それに筒形の越流堰が上下動可能に嵌め合わされる。この嵌め合わせ部には隙間を設け、何の抵抗もなく筒形越流堰が上下動可能であるようにする。しかし、このようにすると越流堰の機能を停止した場合に完全止水を行なうことができないこととなる。そこで同号の発明においては筒形越流堰と通口部との間に封止手段を設け、フロートと筒形越流堰との高さを調整し、完全止水を確実に行えるようにする。フロート弁と連動可能とした場合には、フロート弁の閉止によって、上記越流堰機能とは無関係に流入側への流入を停止する状態となる。なお、フロート弁は流入側の水位が設定値より上昇した場合には開弁し、同設定値を下回る場合にはその度合いに応じた開度に開弁して、流入側への水の流入を制御する。
【００１０】
フロート内の空気量を増減調節することで浮力を調節し、設定越流量を調節可能とするために、フロートの下部に水が自由に出入り可能な開口部を有するものとし、フロート内上部に空気量を調節可能とするため通気路の末端を接続する。通気路の系統には送気を目的とする空気供給源と、排気及び送気の切り替え機能を有する開閉弁とを接続することで、フロート浮力を可変とする空気量の調節手段が構成される。空気供給源には、送気を目的とする空気圧縮機又は圧力タンクが使用される。
【００１１】
この浮力可変型定流量越流堰は、重心を低くする目的からフロートと越流堰を一体的に連結する部材位置を水中かつフロートと越流堰の最下部を含むなるべく低い位置に配置するものとする。連結部材は機械的誤差を無視できる剛性強度を有する他に重心を低くする重量を有し、越流堰が鉛直となるバランス荷重としての機能を有していることが望まれる。
【００１２】
フロートの空気量を調節する通気路は、フロート内上部に末端を接続し、他端は堰外の空気供給源に接続する。浮力可変型定流量越流堰は、流入側水位により上下動を繰り返すことから、通気路の一部として左右のフロートに連結する配管には、撓み性があり越流堰の上下動に追随可能な長さを有し、円筒越流堰下部の水中に例えば浮遊させることで円筒越流堰の作動への影響を極小とすることが望ましい。
【００１３】
通気路は水中部の配管と、地上部の配管とから成り、その適当な箇所に、排気及び送気機能を有する開閉弁を設ける。通気路の他端は、送気を目的とする空気供給源即ち空気圧縮機又は圧力タンクに接続することで、フロート内の空気量の調節が可能となり、フロート浮力の調整が設定越流量の調節に連動できるようになる。
【００１４】
フロート内の空気量を調節する手段として、排気及び送気の切り替え機能を有する開閉弁と、送気を目的とする空気圧縮機又は圧力タンクを直接手動操作する手段の他に、電力を用いて空気圧縮機を作動可能とし、また排気及び送気の切り替え機能を有する開閉弁を電磁弁とし作動させることができる。さらに携帯電話を含む通信制御手段に接続することにより越流堰から離れた監視部にて、流量監視及び流量制御を行うことが可能となる。
【００１５】
越流水深を水位計で計測する際、浮力可変型定流量越流堰が流入側水位により上下動を繰り返すことから、水圧式水位計を越流堰の流入側に堰と一体的に固定することで１個の水圧式水位計で越流水深の測定が可能となる。
【００１６】
越流堰の流量を正確に測定するには、堰の下流水位も併せて測定することで、完全越流状態から潜り越流状態までの総ての流量が測定可能となる。浮力可変型定流量越流堰が流入側水位により上下動を繰り返すことから、水圧式水位計を越流堰の流出側水位を測定可能状態で越流堰と一体的に固定し計測することで越流状態が判別可能となり、越流堰の上下流水位データを基に越流量を計算すれば正確な瞬時流量が求まり、瞬時流量より積算流量が求まることとなる。なお、潜り越流とは越流堰下流の水面高さが越流堰より高く越流水脈が自由落下せず、下流水面に潜り込む流れを言う。
【００１７】
【実施例】
以下図面を参照して本発明をより詳細に説明する。図１、図２及び図３に示す実施例の場合、水槽は流入側１１と流出側１２とに境界壁１３によって隔てられている。境界壁１３は円筒越流堰１５を設けるため流入側１１に突出した枡状の部分１６を上部に有しており、その底部に通口部１４となる開口が形成されている。図中１８は流入口、１９は流出口を各々示す。
【００１８】
上記通口部１４には上端が閉じ下端が開口した円筒越流堰１５が上下動可能に配置されており、下端開口から流入した水は、上部に開口した越流堰Ａから流出側１２へ流出可能となっている。特に上下動の摩擦抵抗極小化のために、通口部１４と円筒越流堰１５との間には微少な間隙が設けられ円筒越流堰１５は非接触のスライド構造を形成する。円筒越流堰１５からの流量を停止するには、フロート２０内の空気量を増すことで円筒越流堰１５が上昇し、止水用ゴムリング１７と通口部１４が圧接することで完全止水となる。
【００１９】
流入側１１へ突出した、枡状の部分１６の両側はフロート２０の配置可能な部分となる。２個のフロート２０は連結部材２２により、円筒越流堰１５と接合され一体的に上下動可能とされている。フロート２０は浮力により円筒越流堰１５を上昇させるだけの十分な容積を有する。フロート２０の底部は水が自由に出入り可能な、フロート底部開口部２１となっている。
【００２０】
フロート２０の空気量を調節するための通気路の一部としての空気管２３は、左右２個のフロート２０の内頂部に固定配管され、さらに空気管２３に空気ホース２４を接続している。空気ホース２４は、円筒越流堰１５の上下動に追随可能な長さと撓み性を有し水中で浮遊させ、その端部は地上の操作位置まで延長する空気管２５に接続される配管系統が構成されている。
【００２１】
通気路は、この空気管２５の配管系統に送気及び排気の切り換え機能を有する開閉弁２６を取り付け、配管系統の端部の空気注入口２７を介して空気圧縮装置２８に接続する構造を有している。開閉弁２６と空気圧縮装置２８は、手動操作する構造でも良く、あるいは電力により作動操作する電磁弁及び電動空気圧縮装置構造でも良く、フロート２０の空気量を増減する目的とを達するものであれば足りる。
【００２２】
越流量を測定する方法として、水圧式水位計３０を円筒越流堰１５の流入側水位を計測可能状態で越流堰と一体的に固定することで、１個の水位計で越流水深の測定が可能となる。さらに円筒越流堰１５の流量を正確に測定するには、堰の流出側水位も併せて測定することで、完全越流状態から潜り越流状態までの総ての流量が測定可能となる。
【００２３】
円筒越流堰１５が流入側水位により上下動を繰り返すことから、円筒越流堰１５の流出側水位の測定を目的として円筒越流堰１５を貫通する導水管２９の先端に水圧式水位計３１を接続することで、円筒越流堰１５の上下動を妨げることなく、円筒越流堰１５と一体的に固定し測定することが可能となり、越流状態を判別することができる。円筒越流堰１５の上下流水位データを基に、越流量を計算する水位データ演算処理装置３２により正確な瞬時流量及び積算流量が求まる。
【００２４】
この様な浮力可変型定流量越流堰を、そこから離れた場所で流量の監視及び制御を可能とするために、電力により作動する開閉弁２６を電磁弁とし、空気圧縮装置２８を電動とし、両水位計３０、３１は配線３５、３６により水位データ演算処理装置３２に接続し、この水位データ演算処理装置３２と監視制御装置
３３、３３′を携帯電話を含む通信装置３４、３４′を用いて連絡し情報処理回路を構成する。図中、結線されていない回路の通信装置３４′が携帯電話、ＰＨＳ或いはその他の無線・有線の通信手段を示しており、堰から離れたものを含むこれらの情報処理回路は監視部サイドにおける流量制御部として機能する。かくして、浮力可変型定流量越流堰の遠隔監視制御システムが汎用機器により構築されることとなる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成されかつ作用するものであるから、フロートと一体構造の浮体を成す越流堰の高さを高精度で容易に調節することができ、２個の水位計により越流量を確認しながらフロート内の空気量を手動で操作調節することによって、設定流量を可変とすることが容易に可能となる。さらに僅かな電力を併用して調節操作を行うときは、汎用品を充当可能な演算・通信・制御手段により越流量の遠隔制御が可能となる。
【００２６】
このように本発明の浮力可変型定流量越流堰は、直接機械的に堰を操作することなく、フロート内の空気量調節を手動又は電力を用いた簡易な汎用機器の構
成により設定流量の変更を可能とし、なおかつ、設定流量の遠隔監視制御シス
テムとしては、極めて安価で省エネルギー型の浮力可変型定流量越流堰を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る浮力可変型定流量越流堰及びその遠隔制御方法の装置的構成を示す平面図。
【図２】同じく図１の中央部縦断面図。
【図３】同じく図１の要部横断面図。
【符号の説明】
１１流入側
１２流出側
１５円筒越流堰
２０フロート
２１開口部
２３、２４、２５通気路を構成する空気管及びホース
２６開閉弁
３０、３１水位計

Claims

流水系統において、流入側の水位変化に拘らず流出側への流量をほぼ一定にするためのフロート式定流量越流堰であって、流入側の水位変化に追従可能でありかつ、下部に水の出入りが可能な開口部を有するフロートと、流入側から流出側への越流水を通過させる越流堰とを一体構造の浮体とし、越流堰の高さを無段階に調節可能とするために設定越流量を調節する手段として、フロート内の空気量を増減しフロートの喫水を変化させる通気路を設け、通気路の系統は送気を目的とする空気供給源に接続するとともに、排気及び送気の切り替え機能を有する開閉弁を設け、フロート内の空気量を調節することによりフロート浮力を可変とする空気量の調節手段を具備し、越流堰の流入側と流出側の水位計測を可能とするように、２個の水位計を越流堰と一体的に上下動可能に設置することにより、完全越流から潜り越流までの総ての越流量を計測可能とし、無段階に越流量を調節可能とすること特徴とする浮力可変型定流量越流堰。
越流堰とフロートを一体的に連結する部材位置をそれらの最下位又はその付近に設定した請求項１記載の浮力可変型定流量越流堰。
流入側の水位変化に追従可能でありかつ、下部に水の出入りが可能な開口部を有するフロートと、流入側から流出側への越流水を通過させる越流堰とを一体構造の浮体とし、越流堰の高さを無段階に調節可能とするために設定越流量を調節する手段として、フロート内の空気量を増減しフロートの喫水を変化させる通気路を設け、通気路の系統は送気を目的とする空気供給源に接続するとともに、排気及び送気の切り替え機能を有する開閉弁を設け、フロート内の空気量を調節することによりフロート浮力を可変とする空気量の調節手段を具備し、また越流堰の流入側と流出側の水位計測を可能とするように、２個の水位計を越流堰と一体的に上下動可能に設置することにより、完全越流から潜り越流までの総ての越流量を計測可能とした越流堰について、２個の水位計を設置した越流堰部とそこから離れた監視部とを携帯電話を含む通信手段によって連絡し、監視部に設けられた流量制御手段を介して上記空気量の調節手段を遠隔操作することにより、越流堰から離れた場所で流量監視及び流量制御を行うことを特徴とする浮力可変型定流量越流堰の遠隔制御方法。