JP3897619B2 - 自動給水装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、田畑等を灌漑するための自動給水装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、田畑等を灌漑する為に使用されている自動給水装置は各種使用されているが、その一つの例として特許第３０８２８１３号公報および特開平９−７９４１３号公報に開示されているものがある。該両特許出願は本出願人に関わるものであるが、該装置は、手動操作により給水を行なう場合には、一次圧室上部に設けられた導水管の途中に介在する切替弁を手動開モードにし、一次圧室下部のダイヤフラムまたはピストンを押し下げる水を排水することで、開口部を閉じているダイヤフラムまたはピストンと連結した弁体が入口流路に達した水に押し上げられ、開口部が開き給水するものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の自動給水装置には手動操作で給水する場合に、給水装置が作動する水の圧力に制限があり、ある一定の圧力（０．０１５MPa)以下になると入口流路に達した水が弁体を押上げることができず、弁体に連結されたダイヤフラムまたはピストンの上部にある一次圧室内の水が完全に排出されないことから、開口部が開かれず、自動給水装置が手動で作動しにくいという問題があった。また、一次圧室内に空気が混入した場合にも、一次圧室内の水が完全に排水されないという問題があることもわかった。
【０００４】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、配管ラインの水圧が低い場所においても確実に手動操作で作動することができる自動給水装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた本発明の構成を、本発明の実施態様を示す図１を参照して説明すると、本発明の構成は、入口流路３と該入口流路の開口部６に対向位置しかつダイヤフラム１２またはピストンに保持された弁体１１と、該ダイヤフラム１２またはピストンを保持すると共に該ダイヤフラムまたはピストンの上部に一次圧室１８に連通した排水弁１９が装着されたボンネット１４と、前記１次圧室に連通する切替弁３３と、前記開口部６よりも上流側に位置する入口流路３に一端を開口し他端を前記切替弁に連結される導水管３１と、両端が前記切替弁に各々連結された他の導水管３２、４５と、該他の導水管３２、４５の途中に介在し弁開放時には該他の導水管を大気に開放し一方弁閉鎖時には該他の導水管の大気開放を遮断する大気開放弁４１と、被制御水の水位変動に連動し該被制御水の上限水位において前記大気開放弁４１を閉塞しまた下限水位において前記大気開放弁４１を開放する水位センサー３５とを具備し、前記切替弁３３は、前記導水管３１の前記他端を前記他の導水管３２、４５の一端に連結するとともに前記他の導水管３２、４５の他端を前記一次圧室に連結する自動運転モード位置と、前記導水管３１の前記他端を遮断するとともに前記一次圧室を大気に開放する手動開モード位置との少なくとも２つの位置に切り替え可能であることを第１特徴とし、ボンネット１４に円柱状の弁体を有するエア抜弁２０が装着されていることを第２の特徴とし、一次圧室１８を形成するボンネット１４の内部上面がエア抜弁２０の方向へ上向きに傾斜して設けられていることを第３の特徴とし、弁本体１をアングルバルブ型に形成し、その出口流路４端部に継手８を回転自在に装着したことを第４の特徴とし、導水管３１の入口流路側開口部にコイル間の間隙をとおして水のろ過を行なうスプリング２８と該スプリングの上流側開放部を閉塞するキャップ２９とからなるフィルターエレメント２５を装着したことを第５の特徴とし、水位センサー３５がフロート３７と、フロートが遊嵌されているフロートガイド３６と、フロートガイドの前記フロート３７よりも上方及び下方位置に移動及び固定自在にそれぞれ設けたフロートストッパー３９，４０とから構成されていることを第６の特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本発明がこれら実施態様に限定されないのは言うまでもない。
【０００７】
図１は、本発明の一実施態様を示す縦断面図である。図２は図１における本体部の第２実施態様を示す縦断面図である。図３は図１における本体部の第３実施態様を示す縦断面図である。図４は切替弁を『自動運転モード』にした際の模式図である。図５は切替弁を『自動閉モード』にした際の模式図である。図６は切替弁を『手動開モード』にした際の模式図である。
【０００８】
図１において、１はアングル弁型本体（以下、本体と称す。）であり、内部に設けられた隔壁２により区画された入口流路３と出口流路４を有し、かつ前記両流路の間に位置し入口流路３と連通するように配された弁室５を有している。また、隔壁２には入口流路３と弁室５とを連通する開口部６が設けられると共に、弁室５側の開口部６周りの隔壁２には弁座７が設けられている。さらに、出口流路４にはＬ字型継手８がストッパー９を介して、本体１に袋ナット１０を螺着させることによって、回転自在に装着されている。１１は弁体であり、開口部６に対向位置し、上部をダイヤフラム１２に保持された弁軸１３の下端部にナット等によって固定され、弁室５内を上下動可能に配置されている。１４はボンネットであり、弁室５の上部に位置し弁軸１３を保持しているサポート１５を介してダイヤフラム１２を本体１上部のフランジ部１６に挟持固定しており、中央部には弁軸１３を摺動自在に保持しているストロークリミッター１７が貫通して螺着され、また前記ダイヤフラム１２との間に一次圧室１８を形成している。
【０００９】
１９はボンネット１４の側面に装着された排水弁であり、前記一次圧室１８内を満たす水を排出するもので、手動操作で自動給水装置を開状態にする時に使用される。
【００１０】
２０はボンネットに装着された円筒状のエア抜弁であり、下部にエア流入口２１、上部にエア排出口２２を有し、その内部に比重が水に比べて小なる円柱状の遊動弁体２３が配置されている。エア流入口２１は前記一次圧室１８内とボンネット１４に設けられた連通孔２４で連通されている。図１からもわかるとおり、一次圧室１８を形成するボンネット１４の内部上面は、エア抜き弁２０に通じる連通孔２４に向かって、上向きに傾斜して設けられている。該上面をこのように傾斜して設けると、ボンネット内部に混入した空気は傾斜したボンネット上面に沿ってエア抜弁へ移動し確実に排気される。これにより、一次圧室内のエアが切替弁へ流入することにより発生する作動不良を防ぐという効果が得られる。
【００１１】
本実施態様では弁体１２はダイヤフラム１３に連結された構造となっているが、これに限らず、弁体１２をピストンに連結し、ピストンを収容するシリンダーに一次圧室を形成する構造としてもよい。また、本実施態様では、本体１はアングル弁型に形成されているが、従来の自動給水装置のように弁座７の周りに放射状に給水するタイプに構成してもよく、特に限定されるものではない。
【００１２】
２５はフィルターエレメントであり、前記開口部６よりも上流側の入口流路３に設けられ、内部に導水管３１と入口流路３とを連結する連通孔２６を有したアダプター２７、アダプター２７に嵌挿固定されたコイル間の間隙を通して水の濾過を行なうスプリング２８およびスプリング２８の上流側開放部を閉塞するキャップ２９からなり、アダプター２７を介してキャップナット３０により本体１に固定されている。
【００１３】
導水管３１の一端は前記アダプター２７に設けられた連通孔２６に連結されて入口流路３に開口し、他端は前記ボンネット１４に設けられた連通孔４４と連通できるようにされた切替弁３３の連通孔３４に連結されている。この切替弁３３は自動運転モード及び手動開閉モードの切替機能を有している。
【００１４】
３２は切替弁３３に接続された導水管であり大気開放弁４１に連結されている。なお、本実施態様においてはフィルターエレメント２５を介して導水管３１の一端が入口流路３に開口するよう構成されているが、被制御水がごみ・異物等を含まない場合にはフィルターエレメント２５を設ける必要がなく、導水管３１の一端を直接入口流路３に開口するように設けても構わない。
【００１５】
３５は水位センサーであり、フロートガイド３６に遊嵌されているフロート３７、フロート３７の上下に位置するフロートガイド３６に固定されているフロートストッパー３９および４０、およびフロートガイド３６の上部に係合されているアーム３８を介してフロートガイド３６と連結されている制御弁（本実施態様では制御弁として大気開放弁を使用しているので、以下大気開放弁と記す）４１を主構成部としてなる。フロート３７は比重が水よりも小なる材料にて円柱状に形成されており、水位の上下動に応じてフロートガイド３６に沿って上下する。フロートガイド３６には、フロート３７の上限位置を規定するフロートストッパー３９及び下限位置を規定するフロートストッパー４０が蝶ねじ等により、移動及び固定自在に装着されている。フロートストッパー３９，４０の間隔を狭くすると、水位の不感帯幅が小となる。すなわち、水位センサーは水位の上下動に即座に追従して作動することになる。一方、該間隔を広くすると、上記不感帯幅が大となり、微小な水位変動には追従せず大きな水位変動にのみ追従する。
【００１６】
大気開放弁４１は入口ポート４２と出口ポート４３とを有し、入口ポート４２は、導水管３２と連結されている。また、出口ポート４３は、ボンネット１４に設けられた切替弁３３に連結された導水管４５と連結されている。大気開放弁４１の底部に設けられた大気開放ポート４６は前記アーム３８と係合している弁４７によって開閉されるよう構成されており、弁４７が開状態の場合には前記導水管３２を通過する水を大気に開放するようになっている。
【００１７】
次に本実施態様の作動について説明する。図１は、切替弁３３を切替ハンドル（図示せず）を用いて自動運転モードにした場合（図４の状態）であり、水田の水面が下がりフロート３７が下降して、大気開放弁４１が開状態になっている。図において、入口流路３に達した水は、開口部６、弁室５、出口流路４を通過して継手８から外部に流出する。一方、入口流路３に達した水の一部はフィルターエレメント２５のスプリング２８の微少な間隙を通過して濾過されたアダプター２７の連通孔２６より導水管３１内を流れ、連通孔３４を介して切替弁３３を通過し、導水管３２と連通された大気開放弁４１の入口ポート４２から大気開放弁４１内へ流れ大気開放ポート４６から外部へと放出される。したがって、一次圧室１８内の圧力Ｐ’は極端に減少し開口部６の上流側の圧力Ｐよりも小となり、弁体１１は圧力Ｐの作用によって上方へと押し上げられることから、開口部６が開放され自動給水装置は開状態となっている。
【００１８】
次に、水田に水が供給され、フロート３７が設定水面の上限位置に達すると、大気開放弁４１の弁４７が大気開放ポート４６を閉塞する。このとき導水管３２内を流れている水は出口ポート４３から導水管４５、切替弁３３及びボンネット１４に設けられた連通孔４４を経て一次圧室１８に流れる。一次圧室１８内が水で満たされると、水はボンネット１４に設けられた連通孔２４を通過しエア抜き弁２０へ流入する。水がエア抜弁２０へ流入されると遊動弁体２３が浮力により上昇し、エア抜弁２０内に水が満たされると遊動弁体２３がエア排出口２２をシールしエア抜弁２０からの水の漏れを防ぐ。また、一次圧室１８に空気が混入した場合には、空気は傾斜が設けられたボンネット１４の上面にそって連通孔２４へ移動し、エア抜弁２０の下方にあるエア流入口２１を通ってエア排出口２２より排出される。点線で示されているように、大気開放弁４１内の弁４７が大気開放ポート４６を閉塞すると、圧力Ｐは直接一次圧室１８に作用するのでＰ‘＝Ｐとなる。ダイヤフラム１２の有効受圧面積は、弁体１１の受圧面積よりも遙かに大きいので、弁体１１は下方に移動し弁座７に押圧され、自動給水装置は閉状態となる。
【００１９】
次に、切替弁３３が手動閉モードの場合（図５の状態）、導水管３１の水は切替弁３３から導水管３２へ通過せずに、連通孔４４を介し一次圧室１８へ流れる。したがって、自動給水装置は大気開放弁４１の弁４７が閉状態の場合と同じ作動をする。
【００２０】
次に、図１の点線で示された状態（閉状態）において切替弁３３を手動開モードにすると（図６の状態）、すなわち、手動操作で自動給水装置を開にする場合には、導水管３１の水は切替弁３３によって流路を遮断される。切替弁３３内では、ボンネット１４に設けられた連通孔４４と切替弁に設けられた大気開放口４８が連通され、入口流路３に達した水が弁体１１を押し上げることで一次圧室１８内を満たす水が外気へ排出される。
【００２１】
しかし、前述したように入口流路３における水圧Ｐが低い場合には、弁体１１を押し上げる力が小さいために、一次圧室１８内の水が完全に外部へ排出できず、自動給水装置は開状態にならない。このような場合に、一次圧室１８を形成するボンネット１４の側面部に装着された排水弁１９を開にすることで、一次圧室内１８の圧力と大気圧との圧力差によりサイホン効果が得られ、一次圧室１８内の水が外部へ自動的に排出される。この水の排出に伴いダイヤフラム１２は連動して上方へ移動する為、連結された弁体１１が開口部６を開き、入口流路３に達した水の圧力が小さい場合でも確実に給水が開始される。また、一次圧室内１８の水が排水弁１９より排出されると、エア抜弁２０内を満たしていた水は連通孔２４を介して一次圧室１８へ流れる。この際、遊動弁体２３も下方へ移動し、エア流入口２１をシールし一次圧室１８内への空気の流入を防ぐ。この為一次圧室１８内は常に水で満たされ、空気が混入しないことから、確実にサイホン効果が得られ、手動操作で自動給水装置を作動させることができる。
【００２２】
図２は図１における本体部の第２実施態様の閉状態を示す縦断面図である。本実施態様において図１の本体部と異なる点は、ボンネット１４が形成する一次圧室１８の内部上面がボンネットに形成されたエア抜弁２０と連通している連通孔２４へ向けて上向きの傾斜が設けられていないことである。その他の点については図１と同じであるので説明を省略する。
【００２３】
図３は図１における本体部の第３実施態様の閉状態を示す縦断面図である。本実施態様において図１の本体部と異なる点は、エア抜弁２０がボンネット上部に装着されてないことである。この場合、一次圧室１８内にエアーが溜まると排水弁１９を開にしたり、切替弁３３の手動開モードと手動閉モードを数回切りかえることで処理できる。従って必ずしもボンネット１４にエア抜き弁を装着しなくても自動給水装置の作動に問題はない。その他の点については図１と同じであるので説明を省略する。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、自動給水装置を手動操作により給水を行う場合に、サイホン効果を利用して確実に自動給水装置が作動するように、一次圧室を形成するボンネットの側面部に排水弁を装着し、また、ボンネットの上部にエア抜弁を設けることで入口流路に達した水の圧力が小さい場合（０．０１５MPa 以下）でも、給水を維持することができる。したがって、貯水池との高低差が無く配管圧力が小さい田畑や、配水地から遠隔地にあるために管路の圧力損失が大きく自動給水装置の作動に必要な圧力が得られない田畑等に設置して使用すると効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様を示す縦断面図である。
【図２】図１における本体部の第２実施態様を示す縦断面図である。
【図３】図１における本体部の第３実施態様を示す縦断面図である。
【図４】切替弁を『自動運転モード』にした際の模式図である。
【図５】切替弁を『自動閉モード』にした際の模式図である。
【図６】切替弁を『手動開モード』にした際の模式図である。
【符号の説明】
１…アングル弁型本体
２…隔壁
３…入口流路
４…出口流路
５…弁室
６…開口部
７…弁座
８…継手
９…ストッパー
１０…袋ナット
１１…弁体
１２…ダイヤフラム
１３…弁軸
１４…ボンネット
１５…サポート
１６…フランジ部
１７…ストロークリミッター
１８…一次圧室
１９…排水弁
２０…エア抜弁
２１…エア流入口
２２…エア排出口
２３…遊動弁体
２４…連通孔
２５…フィルターエレメント
２６…連通孔
２７…アダプター
２８…スプリング
２９…キャップ
３０…キャップナット
３１…導水管
３２…導水管
３３…切替弁
３４…連通孔
３５…水位センサー
３６…フロートガイド
３７…フロート
３８…アーム
３９…フロートストッパー
４０…フロートストッパー
４１…大気開放弁
４２…入口ポート
４３…出口ポート
４４…連通孔
４５…導水管
４６…大気開放ポート
４７…弁
４８…大気開放口

Claims (6)

1. 入口流路と、該入口流路の開口部に対向位置しかつダイヤフラムまたはピストンに保持された弁体と、該ダイヤフラムまたはピストンを保持すると共に該ダイヤフラムまたはピストンの上部に一次圧室を形成し該一次圧室に連通した排水弁が装着されたボンネットと、前記一次圧室に連通する切替弁と、前記開口部よりも上流側に位置する入口流路に一端を開口し他端を前記切替弁に連結される導水管と、両端が前記切替弁に各々連結された他の導水管と、該他の導水管の途中に介在し弁開放時には該他の導水管を大気に開放し一方弁閉鎖時には該他の導水管の大気開放を遮断する大気開放弁と、被制御水の水位変動に連動し該被制御水の上限水位において前記大気開放弁を閉塞しまた下限水位において前記大気開放弁を開放する水位センサーとを具備し、前記切替弁は、前記導水管の前記他端を前記他の導水管の一端に連結するとともに前記他の導水管の他端を前記一次圧室に連結する自動運転モード位置と、前記導水管の前記他端を遮断するとともに前記一次圧室を大気に開放する手動開モード位置との少なくとも２つの位置に切り替え可能であることを特徴とする自動給水装置。
2. ボンネットに円柱状の弁体を有するエア抜弁が装着されていることを特徴とする請求項１に記載の自動給水装置。
3. 一次圧室を形成するボンネットの内部上面がエア抜弁の方向へ上向きに傾斜して設けられていることを特徴とする請求項２に記載の自動給水装置。
4. 弁本体をアングルバルブ型に形成し、その出口流路端部に継手を回転自在に装着したことを特徴とする請求項１記載の自動給水装置。
5. 導水管の入口流路側開口部にコイル間の間隙をとおして水のろ過を行なうスプリングと、該スプリングの上流側開放部を閉塞するキャップとからなるフィルターエレメントを装着したことを特徴とする請求項１ないし４のうちの１項に記載の自動給水装置。
6. 水位センサーがフロートと、フロートが遊嵌されているフロートガイドと、フロートガイドの前記フロートよりも上方及び下方位置に移動及び固定自在にそれぞれ設けたフロートストッパーとから構成されていることを特徴とする請求項１記載の自動給水装置。

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