JP4149465B2 - サイホン配管内の滞留空気排出装置 - Google Patents

Description

本発明は、サイホン配管の通水稼働中にサイホン配管内に滞留する空気を排出することで、サイホン配管に滞留する空気により通水が停止しないようにしたサイホン配管内の滞留空気排出装置に関する。

一般に、サイホン配管は、流体が充満している逆Ｕ字形で、最高点の圧力が大気以下の管路をいい、流体をいったん高く上げて低い所に移すために用いられる。

地中に埋設したサイホン配管に水を通した場合、通水時間の経過とともに、水に含まれている空気がサイホン配管の頂部内に空気の塊となって滞留する。サイホン配管の頂部に滞留する空気塊は、サイホン配管のサイホン機能を低下させ、ついには、サイホン配管内の水の流れを停止させてしまう。

サイホン配管に滞留する空気塊による水の流れの停止を防ぐために、サイホン配管内に滞留する空気を自動的に外部に排出する滞留空気排出装置が開発されている。

上記滞留空気排出装置は、電磁バルブの数が多く、機構が複雑で、制御装置による制御も複雑である。

上記形式の滞留空気排出装置は、電磁バルブの数が多く、機構が複雑であるため、故障の原因になりやすく、製造コストも高くなってしまうという問題がある。

本発明は、従来技術の有する問題点を解消し、バルブの数が少なく、機構が簡単で、製造コストを下げることができるサイホン配管内の滞留空気排出装置を提供することを目的とする。

本発明のサイホン配管内の滞留空気排出装置は、可変シリンダー空間を有するシリンダー装置と、シリンダー装置を軸線方向に動かす駆動装置と、シリンダー空間をサイホン配管のサイホン部に弁装置を介して連通する連結手段と、シリンダー空間に導入される液体の液面上限位置を検出する液面センサーと、シリンダー空間に導入される液体の液面下限位置を検出する液面センサーと、シリンダー空間を弁装置を介して外気に連通する排気手段とから構成される。

本発明によれば、サイホン配管からシリンダー空間に導入される液体に含まれる空気によりシリンダー空間の液面が設定位置に下がったら、シリンダー空間に溜まった空気をシリンダー空間から排出することで、サイホン配管の水の流れの停止を防ぐことができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明によるサイホン配管内の滞留空気排出装置の概略縦断面図である。

本発明による滞留空気排出装置１は、容積が可変する密封空間２を有する二重管形式のシリンダー装置３と、密封空間２の容積を可変するようにシリンダー装置３を軸線方向に作動させる駆動装置４とを有する。

上記シリンダー装置３は、図１に示すように、シリンダー５と、このシリンダー５より大径でシリンダー５に軸方向に移動自在に外装されるシリンダー６と、シリンダー５とシリンダー６の間に配置された液密シールリング７とを有する。液密シールリング７は、シリンダー６の下端部を内側に折り曲げて形成される環状シールリング受け部８に配置される。これにより、シリンダー６がシリンダー５に沿って軸方向に移動した容積が可変する密封空間２を維持する。シリンダー５は、下端を閉じるように底板９に立設されている。シリンダー６は、上端を閉じるように上板１０の下面に取り付けられている。

図１に示すシリンダー装置３は、２つの数の径の異なるシリンダを同心に緩く嵌合し、シリンダの間に液密シールリングを配置することで容積が可変する密封空間２を形成しているが、３つ以上の径の異なるシリンダを同心に緩く嵌合し、隣り合うシリンダの間に液密シールリングを配置することで容積が可変する密封空間２を形成することができる。

また、上記シリンダー装置３は、サイホン配管１１を流れる水を密封空間２内に導入するための連結パイプ１２と、密封空間２の上部に滞留する空気を外部に排出するための排気パイプ１３を有する。連結パイプ１２は、底板９とサイホン配管１１のサイホン部１１ａを連結している。排気パイプ１３は、一端を上板１０に連結し、他端を外気に開口している。連結パイプ１２には通路を開閉するための電磁弁１４が配置されている。排気パイプ１３には通路を開閉するための電磁弁１５が配置されている。

さらに、上記シリンダー装置３は、密封空間２内に導入される水の液面上限位置を検出するための液面センサー１６と、密封空間２内に導入される水が滞留する空気により押し下げられた場合に、水の液面下限位置を検出するための液面センサー１７とを有する。液面センサー１６および液面センサー１７から発する検出信号は図示しない制御装置に送られる。

前記駆動装置４は、たとえば、スクリュージャッキにより構成されている。スクリュージャッキ４は、下端を底板９に固定され、上端を上板１０に固定されている。したがって、駆動装置４のスクリュージャッキの作動ストロークに応じて、シリンダー装置３の密封空間２の容積が変化する。前記駆動装置４および前記電磁弁１４，１５は、前記制御装置により作動が制御される。

つぎに、本発明によるサイホン配管内の滞留空気排出装置の作用を説明する。
本発明による滞留空気排出装置１は、作動前の段階では、スクリュージャッキ４が伸びたストローク位置にあり、シリンダー装置３の密封空間２は最大容積位置にあり、連結パイプ１２に設けた電磁弁１４および排気パイプ１３に設けた電磁弁１５は閉じられている。

本発明による滞留空気排出装置１は、地中に埋設したサイホン配管１１に近い地面に設置される。滞留空気排出装置１の連結パイプ１２はサイホン配管１１のサイホン部１１ａに連結される。これにより、滞留空気排出装置１の準備は完了する。

滞留空気排出装置１の第１作動段階では、図２（ａ）で示すように、連結パイプ１２に設けた電磁弁１４を開く。これにより、サイホン配管１１を流れる水は、連結パイプ１２を通ってシリンダー装置３の密封空間２内に導入される。

滞留空気排出装置１の第２作動段階では、図２（ｂ）で示すように、密封空間２内に導入された水に含まれる空気は、時間の経過とともに密封空間２の上部に集められ、空気の塊となつ滞留する。密封空間２の上部に滞留した空気は、密封空間２内の水を押し下げる。密封空間２内の水が押し下げられて、水面が設定された下限位置に達すると、下限位置に設けた液面センサー１７が水面位置を検出し、検出信号を制御装置に送る。制御装置は、検出信号を受けて発する制御信号により連結パイプ１２に設けた電磁弁１４を閉じ、排気パイプ１３に設けた電磁弁１５を開き、スクリュージャッキ４を縮む方向に作動させる。

滞留空気排出装置１の第３作動段階では、図２（ｃ）で示すように、スクリュージャッキ４を縮む方向に作動することに伴い、シリンダー６および上板１０が下方向に移動し、シリンダー装置３の密封空間２の容積が縮小する方向に変化する。これにより、シリンダー装置３の密封空間２の上部に滞留した空気は、排気パイプ１３を通って外部に放出される。

滞留空気排出装置１の第４作動段階では、図２（ｄ）で示すように、スクリュージャッキ４がさらに縮む方向に作動し、密封空間２の上部に滞留した空気を完全に放出する位置まで密封空間２の容積を縮小する。密封空間２の上部に滞留した空気は完全に放出されると、上板１０の下面に設けた液面センサー１６が水面位置を検出し、検出信号を制御装置に送る。制御装置は、検出信号を受けて発する制御信号により連結パイプ１２に設けた電磁弁１４を開き、排気パイプ１３に設けた電磁弁１５を閉じ、スクリュージャッキ４を伸びる方向に作動させる。

滞留空気排出装置１の第５作動段階では、図２（ｅ）で示すように、スクリュージャッキ４が伸びる方向に作動し、シリンダー装置３のシリンダー６が軸方向上方に移動し、サイホン配管１１を流れる水は、連結パイプ１２を通ってシリンダー装置３の密封空間２内に導入される。

滞留空気排出装置１の第６作動段階では、図２（ｆ）で示すように、スクリュージャッキ４がさらに伸びる方向に作動し、シリンダー装置３の密封空間２は最大容積位置に戻される。滞留空気排出装置１の位置は、図２（ａ）で示す正規位置に相当する。

滞留空気排出装置１が図２（ａ）で示す正規位置に戻されると、つぎの滞留空気排出装置１の作動が同様な手順で行われる。

本発明によるサイホン配管内の滞留空気排出装置の概略縦断面図である。 本発明によるサイホン配管内の滞留空気排出装置の作動手順を示す図である。

符号の説明

１ 滞留空気排出装置
２ シリンダー空間
３ シリンダー装置
４ 駆動装置
１１ サイホン配管
１２ 連結手段
１３ 排気手段
１６ 液面センサー
１７ 液面センサー

Claims (3)

1. 可変シリンダー空間を有するシリンダー装置と、シリンダー装置を軸線方向に動かす駆動装置と、シリンダー空間をサイホン配管のサイホン部に弁装置を介して連通する連結手段と、シリンダー空間に導入される液体の液面上限位置を検出する液面センサーと、シリンダー空間に導入される液体の液面下限位置を検出する液面センサーと、シリンダー空間を弁装置を介して外気に連通する排気手段とを有することを特徴とするサイホン配管内の滞留空気排出装置。
2. 前記可変シリンダー空間は、複数の径の異なるシリンダを軸方向に移動自在に嵌入し、隣り合うシリンダの間に液密シールリングを配置することで形成されることを特徴とする請求項１に記載のサイホン配管内の滞留空気排出装置。
3. 前記駆動装置がスクリュージャッキを有することを特徴とする請求項１または２に記載のサイホン配管内の滞留空気排出装置。

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