JP5380740B1 - 弁構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】弁構造体の開閉動作が安定し、耐久性が向上する弁構造体を提供する。
【解決手段】弁構造体１１は、筒形状を有し、その側面に給液口２１が形成されると共にその底面に弁座１７を介して排液口２３が形成される弁箱２０と、弁箱２０内に上下に摺動自在に設置され、弁座１７に係合する弁体２４と、弁体２４を閉状態にするために付勢する付勢手段２７と、弁体２４に接続され、第１の外力が加わった時には弁体２４と一体のガイド３０に当接してこれを移動させて開状態にし、第１の外力未満の第２の外力が加わった時には弁体２４と一体のガイド３０に当接するが閉状態を維持し、第２の外力未満の第３の外力が加わった時には当接部分が弁体２４と一体のガイド３０と離れて位置する弁体制御手段３５とから構成されている。そのため、水面変動によってフロート体が上下して、第２の外力が加わった状態になっても、弁構造体１１は閉状態を維持する。
【選択図】図３

Description

この発明は弁構造体に関し、特に定水位弁の開閉を制御するパイロット弁等に使用される弁構造体に関するものである。

水道の給水方式では、直結直圧式と呼ばれる水道本管の圧力によって直接給水する方式が衛生的で、管理の手間も省けるといわれ、２−３階建ての建築物に採用されているが、一方、地震やそれに伴う停電時には断水する虞がある。

このため公共施設や大きなビル、病院、工場など断水が許されないところでは、従来からある受水槽方式や高置水槽方式が採用されているのが大部分である。受水槽方式では水道本管からの水を受水槽に一定の量だけ貯め、これをポンプの台数制御や回転数制御を行なって、一定の圧力で加圧供給するものが多い。又、高置水槽方式は必要とされる圧力を得るために、給水箇所よりも高い位置の水槽にポンプで揚水し、重力で給水するものである。

受水槽や高置水槽に一定量の水を給水する方法は、小型の水槽ではボールタップを用いて浮玉（フロート体）の浮力によって所定の水位まで給水して、止水する場合もあるが、大型の水槽では、定水位弁とパイロット弁を併用し、パイロット弁の止水動作で定水位弁を閉止して一定量の水を供給するようにする方式が多く使われている。

わが国の水道法および水道施行規則では、給水末端で遊離残留塩素を０．１ｍｇ／Ｌ以上を保持することが定められている。しかしながら、夏休み中の学校、休日のビル、あるいは新築でまだ入居者の少ないマンション等では、大きな受水槽に対して水の使用量が少ないために、受水槽内の水が滞留し、必要塩素濃度を保持できないことがあり、時には雑菌のために衛生事故を起こすことがある。

このような事故を起こさないためには、常に新しい水を供給することが大切で、水槽内の止水水位を下げて、水槽内の水の使用回転率を２回／日以上にするのがよいと言われているが、実際の設備ではパイロット弁の水槽内での高さ位置は、取り付け配管で固定されており、高さ位置の変更はできないのが通常である。

図１５は、従来の弁構造体を備えた受水槽を示す概略断面図である。

図を参照して、従来パイロット弁として使用されていた弁構造体１３は、受水槽１の内部に設置され、パイロット配管１０を介して定水位弁８と接続されている。弁構造体１３は、ロッド８９と接続され、ロッド８９の先端はフロート体４１と連結している。内部に水を貯留している受水槽１は、パイロット配管１０と固定接続された弁構造体１３と、定水位弁８と接続された給水管３と、水位検知用電極９と、オーバーフロー管４と、供給管５と、水位検知センサーに接続された水抜き管６と、マンホール７とからなる。フロート体４１は、受水槽１内で水面２に浮いた状態にあり、水位の変動に応じて上下する。

使用に際して、受水槽１内の水位が下がると、それに応じて、フロート体４１の位置も下がり、弁構造体１３から水が排出される。これに伴って定水位弁８が開くように構成されており、水は給水管３を通って受水槽１へ供給される。

水面２の上昇に伴って、フロート体４１が規定位置まで上がると、弁構造体１３は閉止する。すると、定水位弁８のパイロット配管１０が閉塞し、給水が停止する。

図１６は、図１５で示した弁構造体の内部構造を示す概略断面図である。

図を参照して、弁構造体１３は、排液口２３として下面が開放された円筒形状を有する本体８６と、中空円筒形状を有し、中空部分が給液口２１となり、本体８６の側面に接続された弁箱２０と、弁箱２０の先端部に位置する弁座１７と当接する円柱形状のパッキン３８と、本体８６内部に設置され、弁座１７と当接しないパッキン３８の反対部分を覆う形状の弁体２４と、弁体２４に当接状態に設置され、本体８６と支点８８を介して回動自在に接続された部材８７と、部材８７と一端で接続された丸棒状のロッド８９と、ロッド８９における部材８７と接続された一端と反対位置にある他端と連結されたフロート体４１とから構成される。

使用に際しては、受水槽１内の水位の変動に応じて、ロッド８９と連結されたフロート体４１は、支点８８を回動中心として、図１６に示した二点鎖線のように、上下に変動する。その変動に伴って、部材８７と接続された弁体２４も左右に変動することになる。これにより、弁体２４と接続されたパッキン３８は、弁座１７と離れたり、当接したりすることになる。すなわち、水面２の水位が下がり、フロート体４１も下がったときには、弁体２４と接続されたパッキン３８と弁座１７とが離れ、弁構造体１３が開状態となり、給液口２１から排液口２３へと水が排出されることになる。逆に、水面２の水位が上がり、フロート体４１も上がったときには、弁体２４と接続されたパッキン３８と弁座１７とが当接し、弁構造体１３が閉状態となり、給液口２１から排液口２３へと水が排出されることはなくなる。

従って、このような受水槽１では、小型の弁構造体１３の開閉動作によって、給水容量の大きい定水位弁８を開閉作動させて受水槽１へ給水を行うことができる。

上記のような従来の弁構造体を使用した受水槽では、給水中に水位が上昇してきて弁構造体が止水状態になっても、弁構造体が閉状態になったことが定水位弁に伝達されるのに時間がかかるために給水管からの給水がしばらく続くので、水面に波立ちが生じる。そのため、水面が波動運動を起こした際、フロート体が変動するので、それに伴い弁体も変動することになり、弁構造体が開状態と閉状態を繰り返し、動作が安定しなかった。これにより、なかなか止水しないことや、騒音を出す等の不都合を起こすことが多かった。又、開閉動作の回数が多くなり、弁構造体内のパッキンの寿命を短くしていた。更に、過度の開閉動作によって、パッキンと当接する弁座が摩耗し、閉状態にあっても、水漏れしてしまうこともあった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、弁構造体の開閉動作が安定し、耐久性が向上する弁構造体を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、弁構造体であって、筒形状を有し、その側面に給液口が形成されると共にその底面に弁座を介して排液口が形成される弁箱と、弁箱内に上下に摺動自在に設置され、弁座に係合する弁体と、弁体を閉状態にするために付勢する付勢手段と、弁体に接続され、第１の外力が加わった時には弁体に当接してこれを移動させて開状態にし、第１の外力未満の第２の外力が加わった時には弁体に当接するが閉状態を維持し、第２の外力未満の第３の外力が加わった時には当接部分が弁体と離れて位置する弁体制御手段とを備え、弁体は、その下方に接するガイドを含み、弁体制御手段は、ガイドの内部を上下に所定範囲で摺動自在となるように配置されたスピンドルと、スピンドルを下方向に付勢するスピンドル付勢手段と、スピンドルの下方側面であって、ガイドの下方に固定された押圧体とを含み、押圧体は、第３の外力が加わった時にはガイドとの間に所定の隙間が保持されるように配置されたものである。

このように構成すると、弁体の過度の開閉動作が減少する。又、外力はスピンドル及び押圧体を介してガイドに伝達される。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成において、付勢手段の付勢力を調整する付勢力調整手段を更に備えたものである。

このように構成すると、付勢力を所望の値に設定できる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の発明の構成において、スピンドルの下方に接続されたレバー機構と、レバー機構の端部に接続されたフロート手段とを更に備えたものである。

このように構成すると、液面の変動に応じてフロート手段及びレバー機構を介して外力が加わる。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明の構成において、フロート手段は、レバー機構に接続された線条体と、線条体の一端に接続されたフロート体と、線条体に所定以上の張力を常に加える張力手段とを含むものである。

このように構成すると、レバー機構とフロート体との位置関係にかかわらず線条体は撓まない。

請求項５記載の発明は、請求項３記載の発明の構成において、レバー機構は、垂直に配置された一対の部材を含む平行リンク構造を含み、フロート手段は、部材の一方に取り付けられ、垂直下方に延びるロッドと、ロッドがその中央部を貫通するフロート体とを含むものである。

このように構成すると、レバー機構とフロート体との位置関係にかかわらずロッドは垂直状態を保持する。

請求項６記載の発明は、請求項３記載の発明の構成において、フロート手段は、フロート体と、フロート体にその一端が接続されるチェーンと、レバー機構に取り付けられ、チェーンの一端以外の部分を脱着自在に掛止できるフックとを含むものである。

このように構成すると、全体重量を変えることなく、レバー機構に対するフロート体の上下位置を変えることができる。

以上説明したように、請求項１記載の発明は、弁体の過度の開閉動作が減少するため、弁体の動作が安定し、耐久性が向上する。又、外力はスピンドル及び押圧体を介してガイドに伝達されるため、外力との接続が容易となり、使用勝手が向上する。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の効果に加えて、付勢力を所望の値に設定できるため、使用時の液圧に合わせた調整が容易となる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の発明の効果に加えて、液面の変動に応じてフロート手段及びレバー機構を介して外力が加わるため、液面が所定の範囲にある時、閉状態が維持される。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明の効果に加えて、レバー機構とフロート体との位置関係にかかわらず線条体は撓まないため、線条体が絡まる虞がないので不用意な事故を防止できる。

請求項５記載の発明は、請求項３記載の発明の効果に加えて、レバー機構とフロート体との位置関係にかかわらずロッドは垂直状態を保持するため、ロッドが傾く虞がないので不用意な絡まり事故を防止できる。

請求項６記載の発明は、請求項３記載の発明の効果に加えて、全体重量を変えることなく、レバー機構に対するフロート体の上下位置を変えることができるため、制御する液位を容易に変えることが可能となる。

この発明の第１の実施の形態による弁構造体を備える受水槽を示す概略断面図であって、（１）は弁構造体が閉状態を示すものであり、（２）は弁構造体が開状態の場合を示すものである。 図１で示した弁構造体の全体図を示す概略断面図である。 図２で示した弁構造体の閉状態の内部構造を示す拡大断面図である。 図３で示した弁構造体の閉状態から、レバー機構が第１段階まで押下げられた状態の弁構造体の内部構造を示す拡大断面図である。 図４で示した弁構造体の閉状態から、レバー機構が更に第２段階まで押下げられて開状態になったときの弁構造体の内部構造を示す拡大断面図である。 図２〜図５で示した弁構造体の開閉状態とレバー機構の位置との関係を示す概略模式図である。 図１で示した弁構造体の他の使用形態を示す概略断面図であって、（１）は弁構造体が閉状態を示すものであり、（２）は弁構造体が開状態を示すものである。 図２で示した弁構造体の使用状況の別の形態を示す概略断面図である。 この発明の第２の実施の形態による弁構造体を示す概略断面図である。 この発明の第３の実施の形態による弁構造体を示す概略断面図である。 この発明の第４の実施の形態による弁構造体を示す概略断面図である。 この発明の第５の実施の形態による弁構造体を示す概略断面図である。 図１２で示した弁構造体の閉状態の内部構造を示す拡大断面図である。 図１２で示した弁構造体の開閉動作を示した概略模式図である。 従来の弁構造体を備えた受水槽を示す概略断面図である。 図１５で示した弁構造体の内部構造を示す概略断面図である。

図１は、この発明の第１の実施の形態による弁構造体を備える受水槽を示す概略断面図であって、（１）は弁構造体が閉状態を示すものであり、（２）は弁構造体が開状態の場合を示すものである。

図１の（１）を参照して、この実施の形態による弁構造体１１は、主に銅合金鋳物で形成されており、受水槽１内の上部でパイロット配管１０と接続して設置されている。弁構造体１１に接続されるレバー機構５０に対してチェーン５２を介して接続され、水面２に浮遊するフロート体４１は、水面２の高さに応じて上下する。それに伴い、後述するように弁構造体１１が開状態又は閉状態となり、その結果、定水位弁８も開状態又は閉状態となる。これにより、給水が開始又は閉止されて、受水槽１内の水位を所定の範囲に制御する。尚、後述するフック５７によってチェーン５２の実質的な上下の長さはＬ_１となるように設定されている。

受水槽１には、弁構造体１１に接続された給水管３と、受水槽１内の水面２が二点鎖線で示すオーバーフロー水位を超えた場合、受水槽１内の水を槽外へ排出するためのオーバーフロー管４と、対象場所に受水槽１内の水を供給するための供給管５と、受水槽１の底面に取付けられて、水位検知センサーに接続された水抜き管６とが設けられている。更に、受水槽１の上部には、マンホール７と水位検知用電極９とが取付けられている。

図１の（１）で示す弁構造体１１が閉状態においては、受水槽１内の水面２が止水位となっている。

次に、図１の（２）を参照して、図１の（１）の閉状態から水の使用等によって受水槽１内の水面２が低下し、水位が給水位となった状態である。この状態において、弁構造体１１は開状態となる。フロート体４１の重量が作用して、弁構造体１１内の後述する弁体２４が開状態となるため、弁構造体１１からパイロット配管１０中の水が排出される。その結果、定水位弁８が開き、給水管３から受水槽１へ給水が行なわれる。そして、給水管３からの給水によって受水槽１内の水面２が上昇し、図１の（１）で示した止水位に達すると、再度フロート体４１が水面２に浮遊してその重力が作用しなくなる。その結果、弁構造体１１が閉状態となり、定水位弁８が閉止される。

このように、フロート体４１の上下位置に応じて、弁構造体１１の開閉状態が変わり、それに応じて最終的に定水位弁８の給水状態及び給水停止状態が決定されるため、受水槽１の水面２の制御が自動的に行われことになる。

次に、弁構造体１１の構造について説明する。

図２は、図１で示した弁構造体の全体図を示す概略断面図である。

図を参照して、この実施の形態における弁構造体１１は、弁構造体１１の下部に位置し、後述するスピンドル２９の下方に接続されたレバー機構５０と、レバー機構５０の端部に接続されたフロート手段３９とからなる。

レバー機構５０は、弁構造体１１の弁箱２０の右下方に垂直状態で固定接続された第１支持部材４５と、弁箱２０の左下方に垂直状態で固定接続された第２支持部材４６と、第１支持部材４５の下方に回動自在に右端部で接続され、スピンドル２９の下方にその中間部分が回動自在に接続されたレバー４８と、レバー４８の左端部に回動自在に垂直状態でその上部で接続された連結部材４７と、連結部材４７の下部に回動自在に左端部で接続され、第２支持部材４６の下方に回動自在に支点５１で接続されたレバー４９とから構成される。

フロート手段３９は、フロート体４１と、フロート体４１にその一端５６が接続されるチェーン５２と、レバー機構５０の右端部に取り付けられ、チェーン５２の一端５６以外の部分を脱着自在に掛止できるフック５７とを含むものである。

受水槽１の水面２の水位の上下変動により、フロート体４１及びレバー機構５０が上下変動し、弁構造体１１を開閉させる構造となっている。

フック５７は一部分が開閉式になっており、開閉部分は安全のため、バネによって、軽易な接触などでは簡単に開かない構造となっている。チェーン５２は、チェーン５２の中央部付近のリンク５５ｃと、リンク５５ａとをフック５７に掛止している。チェーン５２の長さを短くしたいときには、リンク５５ａからリンク５５ｂまでの間で、余剰分のチェーン５２を二重にして、フック５７に掛止することで、容易に長さを変えることができるようになっている。

従って、このようにチェーン５２を止水水位に応じてその長さを切断する必要がないので、工具等を受水槽１内に落下させて水質を劣化させる虞がない上に、フロート体４１が水面２上に浮いたときに、レバー機構５０の先端に作用するチェーン５２等の重量が常に一定となり、弁構造体１１の作動が安定する。

又、全体重量を変えることなく、レバー機構５０に対するフロート体４１の上下位置を変えることができるため、従来の弁構造体では水位を正確に調整することができなかったが、止水位を調整変更することができるようになる。そのため、制御する水位を容易に変えることが可能となる。

図３は、図２で示した弁構造体の閉状態の内部構造を示す拡大断面図である。

図を参照して、弁構造体１１は、筒形状を有し、その側面にパイロット配管１０に接続される給液口２１が形成されると共にその底面に弁座１７を介して排液口２３が形成される弁箱２０と、弁箱２０内に上下に摺動自在に設置され、弁座１７に係合する弁体２４と、弁体２４を閉状態にするために付勢する付勢手段２７と、弁体２４に接続され、第１の外力が加わった時には弁体２４に当接してこれを移動させて開状態にし、第１の外力未満の第２の外力が加わった時には弁体２４に当接するが閉状態を維持し、第２の外力未満の第３の外力が加わった時には当接部分が弁体２４と離れて位置する弁体制御手段３５とから構成される。

弁箱２０の上部は弁蓋２５で閉鎖されている。弁体２４はその下部に取付けられたパッキン３８を含み、弁体２４は、パッキン３８を介して弁座１７と当接して配置されている。又、弁体２４は、その下方に接して固定されているガイド３０を含む。

弁体制御手段３５は、ガイド３０の内部を上下に所定範囲で摺動自在となるように配置されたスピンドル２９と、スピンドル２９を下方向に付勢するスピンドル付勢手段２８と、スピンドル２９の下方側面に固定され、ガイド３０の下方に位置する押圧体３４とを含み、押圧体３４は、第３の外力が弁体制御手段３５に加わった時にはスピンドル付勢手段２８の付勢力によってガイド３０との間に所定の隙間３１が保持されるように配置されるものである。

尚、ガイド３０は、弁体２４のパッキン３８を下方から押圧できるように配置されている。ガイド３０の内側には、レバー機構５０と連結されたスピンドル２９が摺動自在に設置されている。スピンドル２９の上部は、弁体２４の内部にあって、スピンドル２９に係合した抜け止め用のナットの上部を押圧するコイルバネよりなるスピンドル付勢手段２８が配置され、これによってスピンドル２９を常に下方へ押している。一方、スピンドル２９の下部には隙間３１をもって、調整ナット３２とロックナット３３とから構成される押圧体３４が配置されている。

従って、レバー機構５０を通して伝わる外力は、スピンドル２９及び押圧体３４を介してガイド３０に伝達され、さらにガイド３０を介して弁体２４に伝達される。これにより、弁構造体１１は外力との接続が容易となり、使用勝手が向上する。

又、弁体制御手段３５を構成する押圧体３４は、第１の外力未満の第２の外力が加わった時には弁体２４（のガイド３０）に当接するが閉状態を維持するため、水面２が波動運動を起こすときの弁体２４の過度の開閉動作が減少することになる。そのため、弁体２４の動作が安定し、弁構造体１１の耐久性が向上することになる。

付勢手段２７はコイルバネよりなり、弁蓋２５の内部にあって、弁体２４の上部を常に閉止する下方向に押し付けている。付勢力調整手段２６が、付勢手段２７の付勢力を調整するために、付勢手段２７の上部に設置されている。付勢力調整手段２６は、弁蓋２５内に配置され、コイルバネ２７を押さえ付ける軸体３６と、弁蓋２５の上部に固定設置され、軸体３６の上下位置を定めるロックナット３７を含み、付勢力を調整できるようになっている。付勢手段２７の付勢力は、スピンドル付勢手段２８の付勢力よりも必ず大きくなるように設定されている。

従って、弁体２４は、弁箱２０内部にあって、内部の水圧力を受けて閉止する構造になっており、又、付勢手段２７による付勢力を受けて確実に閉止するように構成されている。図１で示したように弁構造体１１を定水位弁８と接続させた場合、パイロット配管１０を流れるパイロット水の流量及び圧力は一般的に小さく、給水圧力が低い場合には更に低圧となるが、水圧が低い場合でも、付勢手段２７の付勢力によって確実に閉止するようになっている。

又、付勢手段２７の付勢力を調整する付勢力調整手段２６により、付勢力を所望の値に設定することも可能である。これにより、使用時の給液口２１の水圧に合せた弁体２４の閉止力の調整が容易となる。

一方、弁体２４を開く力は、フロート体４１の重量とレバー機構５０の倍力機構によって、給液口２１の最高水圧時にも確実に開くように構成されている。

使用に際して、弁構造体１１が閉止状態にあるとき、すなわち、受水槽１の水面２が所定液面まで上がると、フロート体４１が上がり、上方向にレバー機構５０が上がり始める。すなわち、第２の外力未満の第３の外力が弁体制御手段３５に加わった状態である。それに伴い、レバー機構５０と連結されたスピンドル２９は、下方向に徐々に押下げられることになる。その結果、押圧体３４の調整ナット３２とガイド３０との間に隙間３１が生じ、その距離Ｌ_３は０より大きくなる。そのため、ガイド３０と一体になった弁体２４は押上げる力は生じず、閉状態を維持することになる。

図４は、図３で示した弁構造体の閉状態から、レバー機構が第１段階まで押下げられた状態の弁構造体の内部構造を示す拡大断面図である。

図を参照して、レバー機構５０は、図３で示した弁構造体１１の閉状態から液面が下がり、第１段階まで押下げられた状態にある。すなわち、第１の外力未満の第２の外力が弁体制御手段３５に加わった状態である。第１段階とは、レバー機構５０が押下げられたことで、スピンドル２９が押上げられ、押圧体３４を構成する調整ナット３２の上端とガイド３０の下端との間の隙間３１がなくなり、Ｌ_３が０となった状態のことである。スピンドル２９が押上げられることにより、スピンドル付勢手段２８が撓むものの、ガイド３０と一体になった弁体２４は閉止したままで、上昇しない状態にある。すなわち、弁構造体１１は、閉状態を維持している。

図５は、図４で示した弁構造体の閉状態から、レバー機構が更に第２段階まで押下げられて開状態になったときの弁構造体の内部構造を示す拡大断面図である。

図を参照して、レバー機構５０は、図４で示した弁構造体１１の閉状態から液面が下がり、第２段階まで押下げられた状態にある。すなわち、第１の外力が弁体制御手段３５に加わった状態である。第２段階とは、レバー機構５０が更に押下げられたことで、スピンドル２９も更に押上げられ、押圧体３４を構成する調整ナット３２の上端とガイド３０の下端との間の隙間３１がなくなり、Ｌ_３が０の状態で、スピンドル２９の押上力が付勢手段２７及び弁箱２０内の液圧の付勢力に勝り、弁体２４を押上げる状態である。すなわち、弁座１７とパッキン３８の間に隙間を生じさせ、給液口２１を介して弁構造体１１内の水を排液口２３から排出させる状態のことである。

図６は、図２〜図５で示した弁構造体の開閉状態とレバー機構の位置との関係を示す概略模式図である。

尚、図２で示したレバー機構５０の先端に連結されたチェーン５２及びフロート体４１の上下変動、すなわち、受水槽１の水位と弁構造体１１の開閉動作の関係を、レバー機構５０の作動状態を中心に説明する。

図を参照して、弁構造体１１に接続されたレバー機構５０のレバー４９は、水面の変動に応じて、レバー４９の右端部に上述のような外力が伝わり、支点５１を回転中心として変動する。

まずレバー機構５０は、弁構造体１１と垂直状態に接続された第２支持部材４６と、支点５１で接続されている。弁構造体１１には、水面の変動に応じて、図２で示したフロート体４１やチェーン５２とフック５７で接続されたフロート手段３９及びレバー機構５０を介して外力が加わることになる。水位の変動に応じて、チェーン５２及びフロート体４１も変動し、チェーン５２と接続されたレバー機構５０は、支点５１を回転中心として変動する。

レバー機構５０の先端が位置Ａにある状態では、弁構造体１１は閉止した全閉状態にある。前述のごとく、この状態から水位が下降し、レバー機構５０が下がっても、位置Ｂの給水開始状態に至る間は、スピンドル２９が押上げられても、スピンドル付勢手段２８が撓み、隙間３１が小さくなるだけで弁体２４は開かない。この間、弁構造体１１は全閉状態を維持することになる。

次に、位置Ｂの状態を超えて、更にレバー機構５０が下がり、スピンドル２９が押上げられると隙間３１が０となり、弁体２４が開き始めて、給水が開始する。弁構造体１１は開状態へ移行する。

更に、位置Ｃの状態にまで、更にレバー機構５０が下がると、弁体２４は完全に開き、弁構造体１１は全開状態となる。

逆に、水位が上昇する過程においては、レバー機構５０が上がることになる。これにより、位置Ｃから位置Ｂに至る間は、弁構造体１１が全開状態から水位の上昇と共に、弁体２４が閉じていくことになる。

次に、位置Ｂの状態になると、弁構造体１１は全閉状態となる。そして、レバー機構５０が更に上がり、位置Ｂから位置Ａに至る間は、弁体２４は閉止したままで、スピンドル付勢手段２８が圧縮状態から徐々に伸びていき、隙間３１が生じていく過程である。この間、弁構造体１１は全閉状態を維持することになる。

従って、レバー機構５０がその先端位置ＡからＢまでの間、水位の変動により、変化しているにも関わらず、弁体２４は閉止状態が保たれる。よって、水面が所定の範囲にある時、弁構造体１１は閉状態が維持されることになるので、弁構造体１１の開閉動作が安定し、耐久性が向上すると共にシステムの信頼性が向上する。

図７は、図１で示した弁構造体の他の使用形態を示す概略断面図であって、（１）は弁構造体が閉状態を示すものであり、（２）は弁構造体が開状態を示すものである。

図７の（１）を参照して、レバー機構５０の先端に全長Ｌ_２のチェーン５２を介して、フロート体４１が吊下げられている。図２で示したチェーン５２の中央部付近のリンク５５ｃをフック５７から取外した状態である。よって、弁構造体１１からの給水が停止される受水槽１の止水位は、図１で示した止水位よりも低くなっている。

尚、チェーン５２の付替えにおいては、まずマンホール７を介してレバー機構５０からチェーン５２をフック５７から取外した後、チェーン５２及びフロート体４１を受水槽１外に取出す。そして、チェーン５２の実質的な長さを所望の長さに調整した後、再度フック５７に取付ければ良い。

従って、簡易に水位調整ができると共に、工具等を用いて長さ調整する必要が無いので、工具等が受水槽１内に落下して水質を劣化させる虞が無い。

図７の（２）を参照して、図７の（１）の状態から水の使用等によって受水槽１内の水面２が低下し、給水位以下となった状態である。そのため、弁構造体１１が開状態となり、給水が行われている。チェーン５２を長く使用することによって、給水位も低くなる。

従って、同一のチェーン５２の長さのみを変更することによって、全体重量を変えることなく、レバー機構５０に対するフロート体４１の上下位置を変えることができる。そのため、弁構造体１１の動作に影響を与えることなく、制御する水面２の位置を容易に変えることが可能となる。

これによって、例えば夏休み中の学校や休日の企業ビル等のように、水道水の使用量が普段より少ない場合であっても、これに応じて受水槽１内に貯留する水量を容易に少なくできるため、受水槽１内の水が長時間貯留される虞が低減する。尚、水道水には、種々の細菌を消毒するため塩素が加えられている。塩素は汚れた水等、細菌を多く含む水が混入した時、又は受水槽１内の水があまり使用されずに長時間貯留される時に塩素濃度が低下し、種々の細菌に汚染されることがある。そのため、上述のように受水槽１内の水が長時間貯留される虞が低減することによって、このような塩素濃度の低下、又は種々の細菌による汚染等による飲用時の事故が発生し難くなる。

図８は、図２で示した弁構造体の使用状況の別の形態を示す概略断面図である。

図を参照して、止水位になった後も、定水位弁８が完全に止水するまでに時間遅れがあるため、水面２が止水位よりも高くなった状態である。水面２が上昇し、所望の止水位を超えた状態にあるので、フロート体４１は水面２に浮いた状態にある。そのため、チェーン５２が撓んだ状態となっている。

又、定水位弁８の給水容量に比較して、受水槽１の底面積が小さい場合にも、水面２が止水位よりも上昇してしまうこともある。その際、チェーン５２が撓んで、受水槽１内の水位検知用電極９やはしご等に絡まる虞が生じることがある。

図９は、このような問題を解決するためのものであり、この発明の第２の実施の形態による弁構造体を示す概略断面図である。

図を参照して、この実施の形態においては、弁構造体１１の内部構造は、第１の実施の形態による弁構造体１１と基本的に変わらないが、フロート手段３９が異なっているので、相違点を中心に説明する。

フロート手段３９は、レバー機構５０に接続された線条体４０と、線条体４０の一端に接続されたフロート体４１と、線条体４０の他端に接続され、線条体４０に所定以上の張力を常に加えるが、水面２にフロート体４１が浮かんでいるときにはフロート体４１を吊り上げてしまわない程度の張力を発生する張力手段４２とを含むものである。

この実施の形態において、滑車６３ａが、レバー機構５０の先端部分に配置されている。滑車６３ａを介した線条体４０は、垂直に降下して、一端５６でフロート体４１と連結されている。又、張力手段４２である定張力巻取り装置６４が、レバー機構５０の他端側に取付けられている。ストッパー６７が、レバー機構５０の先端部分の手前の下方に配置されている。ストライカー６５は、定張力巻取り装置６４と滑車６３ａとの間の線条体４０上にあり、その固定位置を容易に調整できる構造にある。

使用に際して、水面２が上がり、フロート体４１が図９に示したように二点鎖線のように上昇すると、定張力巻取り装置６４により線条体４０が巻き取られるようになっている。逆に、水面２が下がると、図９で示した方向とは逆に、フロート体４１は下がり始める。このとき、ストライカー６５が、レバー機構５０上のストッパー６７に当ると、レバー機構５０を押下げるようになっている。

尚、定張力巻取り装置６４は、例えば定荷重バネ等を利用したもので、常に弱い一定張力を線条体４０に与え、フロート体４１が受水槽１の水面２を浮遊しないようにすると共に、弁構造体１１の弁体２４の開閉動作にも影響を与えないようになっている。

従って、レバー機構５０とフロート体４１との位置関係にかかわらず線条体４０は撓まないため、線条体４０が先の実施の形態のように絡まる虞がないので不用意な事故を防止できる。

図１０は、この発明の第３の実施の形態による弁構造体を示す概略断面図である。

図を参照して、この実施の形態においては、図９の張力手段４２の定張力巻取り装置６４が、滑車６３ｂと錘６８とからなり、水面２にフロート４１が浮かんでいるときにはフロート体４１を吊り上げてしまわない程度の張力を発生する錘６８よりなる張力手段４２に変更されたものである。すなわち、レバー機構５０の他端側に滑車６３ｂが配置され、他端側の線条体４０の端には錘６８が取付けられている。ストライカー６５が、レバー機構５０の先端側の滑車６３ａと他端側の滑車６３ｂとの間の線条体４０上にあり、その固定位置を容易に調整できる構造になっている。

使用に際して、水面２が上がり、フロート体４１が図１０に示したように二点鎖線のように上昇すると、張力手段４２の錘６８により線条体４０が押上げられるようになっている。逆に、水面２が下がると、図１０で示した方向とは逆に、フロート体４１が降下して、ストライカー６５がレバー機構５０上のストッパー６７に当ると、レバー機構５０を押下げるようになっている。

フロート体４１は、線条体４０を介して張力手段４２によって、常に一定の張力を与えられ、水面２上を浮遊する虞がない。尚、ストライカー６５は小型のものとし、ストッパー６７に当たると、その動きは制限されるが、レバー機構５０の他端側にある滑車６３ｂの上を越えて動ける構造にすれば、レバー機構５０の長さに制限されずに、フロート体４１の水位調整範囲を大きくすることができる。

従って、レバー機構５０とフロート体４１との位置関係にかかわらず線条体４０は撓まないため、線条体５０が絡まる虞がないので不用意な事故を防止できる。

図１１は、この発明の第４の実施の形態による弁構造体を示す概略断面図である。

図を参照して、この実施の形態においては、弁構造体１１の内部構造は、第１の実施の形態による弁構造体１１と基本的に変わらないが、レバー機構５０とフロート手段３９とが異なっている。レバー機構５０は、垂直に配置された一対の第２支持部材８０と部材６９とからなる平行リンク構造４４を含むものである。弁箱２０の左下方で垂直状態に固定支持される第２支持部材８０は、下方に延長され、上下二つの支点５１と支点７４をもっている。平行リンク構造４４は、第２支持部材８０と、部材６９と、第２支持部材８０と支点５１で左方で回動自在に接続され、部材６９と右方で回動自在に接続された第１レバー７８と、第２支持部材８０と支点７４で左端部で回動自在に接続され、部材６９と右端部で回動自在に接続された第２レバー７９とからなり、平行四辺形を形成している。レバー機構５０の部材６９に、ロッド７２が接続されている。尚、第１レバー７８の左端部は、連結部材４７の下端に回動自在に接続されている。

フロート手段３９は、部材６９の下端に取り付けられ、垂直下方に延びるロッド７２と、ロッド７２がその中央部を貫通するフロート体４１とを含むものである。

中央に貫通穴を持つフロート体４１は、ロッド７２に沿って水位によって上下するように構成されており、ロッド７２には簡単に上下位置を調整可能な上限ストッパー７５が固定されており、又、下端にはストッパー７７が付いている。このように構成すると、レバー機構５０、第２支持部材８０及び部材６９は平行四辺形を構成し、部材６９とそれに接続されたロッド７２は、常に鉛直の状態にあり、フロート体４１は剛性のあるロッド７２によって常に支えられている。

使用に際して、水面２が下がったとき、フロート体４１も下がることになり、それに伴い、図１１で示した二点鎖線のように、レバー機構５０や部材６９からなる平行リンク構造４４が変動することになる。この場合、部材６９と連結したロッド７２は鉛直状態を維持することになる。

逆に、水面２が上がったときには、フロート体４１も上がることになり、それに伴い、レバー機構５０や部材６９からなる平行リンク構造４４が変動することになる。この場合にも、部材６９と連結したロッド７２は鉛直状態を維持することになる。よって、フロート体４１が水面２を浮遊することはない。

従って、レバー機構５０とフロート体４１との位置関係にかかわらずロッド７２は常に垂直状態を保持するため、ロッド７２が傾く虞がないので不用意な絡まり事故を防止できる。

尚、使用状態において、フロート体４１が最上部にある時、すなわち水面２が上昇してフロート体４１が上限ストッパー７５に当接状態にある時には第１レバー７８が図６の模式図の位置Ａに相当する位置となる。又、水面２が下がりフロート体４１が上限ストッパー７５とストッパー７７との間にある時はフロート体４１の重量は第１レバー７８には作用せず、第１レバー７８が図６の模式図の位置Ｂに相当する位置となる。更に水面が下がりフロート体４１がストッパー７７の上の位置になってその重量が第１レバー７８に加わると、第１レバー７８が図６の模式図の位置Ｃに相当する位置になる。すなわち、フロート体４１が上限ストッパー７５とストッパー７７との間となるような水面２の範囲において液面変動が吸収され、弁構造体１１の不必要な開閉動作が抑制される。

このように、この実施の形態にあっては、フロート体４１が水面２を浮遊することはないと共に、吸収すべき水面２の変動範囲をロッド７２の長さ及び上限ストッパー７５とストッパー７７との間隔で所望の範囲に容易に調整することができる。

更に、本実施の形態による場合には、ロッド７２は剛体であるので、弁体２４の閉止時には、フロート体４１の浮力による弁体２４の閉止力が更に加わるので、給水圧力の低い場合にも、弁構造体１１の開閉動作がより安定したものとなる。

図１２はこの発明の第５の実施の形態による弁構造体を含む液位制御システムを示す概略断面図であり、図１３は図１２で示した弁構造体の閉状態の内部構造を示す拡大断面図である。

これらの図を参照して、この実施の形態においては、弁構造体１２の内部構造が、第１の実施の形態の弁構造体１１とは２点異なる。１点目は、後述するようにスピンドル付勢手段２８が存在しない。２点目は、ガイド３０下端と、押圧体３４の調整ナット３２上端との間に、後述するように隙間３１が存在しない。

フロート手段３９は、レバー機構５０のレバー４９に接続された線条体４０であるチェーン５２と、チェーン５２の下方端に接続された錘５８と、中央鉛直方向に中空となった形状を有し、チェーン５２に沿って上下に移動自在となるように取り付けられ、錘５８を液中において持ち上げることができる浮力を発生するフロート体４１と、チェーン５２に取り付けられ、フロート体４１の上方向への移動を所定位置で阻止するストッパー５９とからなる。尚、ストッパー５９はチェーン５２に対して、例えばフック５７等によって、その固定位置を容易に調整し、固定できるようになっている。又、前述のごとくチェーン５２の全体の長さもフック５７を利用することによって調整できるようになっている。

図１４は、図１２で示した弁構造体の開閉動作を示した概略模式図である。

図１４の（１）を参照して、レバー機構５０に第１の押下力Ｆ_１が伝達された時である。第１の押下力Ｆ_１は、図１２で示したレバー４９を押下げる力であり、付勢手段２７に作用する第１の外力のもとになる力である。水面２が錘５８の下端にある場合、弁体２４はフロート体４１及び錘５８との合計重量によるスピンドル２９の押上力が、水圧による弁体２４への閉止力及び付勢手段２７との合計力よりも大きくなっており、弁体２４が全開状態になる。

図１４の（２）を参照して、第１の押下力Ｆ_１未満の第２の押下力Ｆ_２に変化した時である。フロート体４１が錘５８とストッパー５９との間で浮遊状態にある。第２の押下力Ｆ_２は、レバー４９を押下げる力であり、付勢手段２７に作用する第２の外力のもとになる力である。図１４の（１）の状態から水面２が少し上昇し、フロート体４１が浮いている場合、弁体２４が全開状態にあるため、水圧力が弁体２４へは作用せず、弁体２４の閉止力は付勢手段２７による閉止力のみが作用し、一方、錘５８の水中の重量による弁体２４の開き力は、この閉止力よりも大きく設定されているので、弁体２４は開いている状態を維持する。

図１４の（３）を参照して、第２の押下力Ｆ_２未満の第３の押下力Ｆ_３に変化した時である。フロート体４１がストッパー５９に係合状態にある。第３の押下力Ｆ_３は、レバー４９を押下げる力であり、付勢手段２７に作用する第３の外力のもとになる力である。図１４の（２）の状態から水面２が更に上昇して、フロート体４１がストッパー５９に当たり、浮力によって錘５８を持ち上げ、錘５８による開き力が無くなり、付勢手段２７及び水圧による弁体２４への閉止力との合計閉止力によって、弁体２４が完全に閉止した状態を示す。

図１４の（４）を参照して、第３の押下力Ｆ_３から第２の押下力Ｆ_２に変化した時である。図１４の（３）の状態から水位が下がった状態を示し、付勢手段２７による閉止力及び水圧による弁体２４への閉止力の合計の閉止力が、錘５８の水中の重量による弁体２４の開き力よりも大きいので、フロート体４１の下降中にも、フロート体４１が錘５８の上に載るまでは、弁体２４は閉止状態を維持する。

従って、第２の押下力Ｆ_２が伝達された時、すなわち第２の外力が付勢手段２７に作用している時には、開閉状態は変化しないため、図１３で示した弁構造体１２の開閉動作が安定し、耐久性が向上すると共にシステムの信頼性が向上する。又、フロート体４１がストッパー５９に係合状態となる水面２の水位Ｄと、水面２が錘５８の下端にある水位Ｅとの間を大きく設定することが可能であるので、水の使用量に対して弁構造体１２は、水位Ｄで閉動作と、水位Ｅで開動作をするだけとなる。故に、弁構造体１２の開閉動作回数を水の使用量に対して少なくすることができ、弁構造体１２及び図１で示した定水位弁８の寿命を延長することができる。

つまり、この実施の形態にあっては、第１の実施の形態から第４の実施の形態までの弁構造体１１の開閉制御が、水槽１の水位を制御する水位制御システムとして、フロート手段３９により構成されていることになる。

すなわち、この実施の形態による液位制御システムは、弁構造体１２と、弁構造体１２に接続されたレバー機構５０と、レバー機構５０に接続され、水位を検出するフロート手段３９とを備え、弁構造体１２は、レバー機構５０を介して第１の押下力Ｆ_１が第１の外力となって伝達された時には閉状態から開状態に変化し、開状態にある時に伝達された力が第１の外力未満の第２の外力に変化した時開状態が維持され、開状態にある時に伝達された力が第２の外力未満の第３の外力に変化した時閉状態に変化し、閉状態にある時に伝達された力が第２の外力に変化した時閉状態が維持されるものといえる。

又、錘５８の重さやストッパー５９の位置で伝達された外力の大きさや発生タイミングを調整できるため、水槽１の用途に応じての水面制御が容易となる。

尚、上記の第２の実施の形態では、定張力巻取り装置によって線条体に張力を与えているが、必ずしも定張力である必要はなく、フロート体が浮遊しない張力を与えることができるものであれば、他の張力巻取り装置であっても良い。

又、上記の第１及び第２及び第３の実施の形態では、フロート体の外観形状は、円筒状をしているが、円筒状に限らず、球形でも、逆円錐形でも、そろばん珠状でも、又は断面多角形状でも良い。

更に、上記の第２及び第３の実施の形態では、線条体は、ステンレス製のロープや線、合成化学繊維製のロープや線などでも良い。

更に、上記の第４の実施の形態では、ロッドは剛体であり、フロート体によってレバー機構を押上げることができるので、弁構造体において、スピンドル付勢手段は無くても良い。

更に、上記の第４及び第５の実施の形態では、フロート体の下面に錘をつけても良い。このようにするとフロート体は標準品を採用しながら全体の押下力を所望の大きさに調整できるため使い勝手が向上する。

更に、上記の各実施の形態において、受水槽は、水以外の液体を貯留する液体槽であっても良い。そのため、受水槽における水位は、液体槽における液位を示すことになる。

更に、上記の各実施の形態において、弁体はガイドを含んでいるが、ガイドに代えて弁体に直接外力が弁体制御手段から伝達されるようにしても良い。

１１…弁構造体
１２…弁構造体
１７…弁座
２０…弁箱
２１…給液口
２３…排液口
２４…弁体
２６…付勢力調整手段
２７…付勢手段
２８…スピンドル付勢手段
２９…スピンドル
３０…ガイド
３１…隙間
３４…押圧体
３５…弁体制御手段
３９…フロート手段
４０…線条体
４１…フロート体
４２…張力手段
４４…平行リンク構造
５０…レバー機構
５２…チェーン
５６…一端
５７…フック
５８…錘
５９…ストッパー
６９…部材
７２…ロッド
８０…第２支持部材
８５…液位制御システム
尚、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (6)

1. 弁構造体であって、
   筒形状を有し、その側面に給液口が形成されると共にその底面に弁座を介して排液口が形成される弁箱と、
   前記弁箱内に上下に摺動自在に設置され、前記弁座に係合する弁体と、
   前記弁体を閉状態にするために付勢する付勢手段と、
   前記弁体に接続され、第１の外力が加わった時には前記弁体に当接してこれを移動させて開状態にし、前記第１の外力未満の第２の外力が加わった時には前記弁体に当接するが閉状態を維持し、前記第２の外力未満の第３の外力が加わった時には当接部分が前記弁体と離れて位置する弁体制御手段とを備え、
   前記弁体は、その下方に接するガイドを含み、
   前記弁体制御手段は、
   前記ガイドの内部を上下に所定範囲で摺動自在となるように配置されたスピンドルと、
   前記スピンドルを下方向に付勢するスピンドル付勢手段と、
   前記スピンドルの下方側面であって、前記ガイドの下方に固定された押圧体とを含み、
   前記押圧体は、前記第３の外力が加わった時には前記ガイドとの間に所定の隙間が保持されるように配置される、弁構造体。
2. 前記付勢手段の付勢力を調整する付勢力調整手段を更に備えた、請求項１記載の弁構造体。
3. 前記スピンドルの下方に接続されたレバー機構と、
   前記レバー機構の端部に接続されたフロート手段とを更に備えた、請求項１又は請求項２記載の弁構造体。
4. 前記フロート手段は、
   前記レバー機構に接続された線条体と、
   前記線条体の一端に接続されたフロート体と、
   前記線条体に所定以上の張力を常に加える張力手段とを含む、請求項３記載の弁構造体。
5. 前記レバー機構は、
   垂直に配置された一対の部材を含む平行リンク構造を含み、
   前記フロート手段は、
   前記部材の一方に取り付けられ、垂直下方に延びるロッドと、
   前記ロッドがその中央部を貫通するフロート体とを含む、請求項３記載の弁構造体。
6. 前記フロート手段は、
   前記フロート体と、
   前記フロート体にその一端が接続されるチェーンと、
   前記レバー機構に取り付けられ、前記チェーンの前記一端以外の部分を脱着自在に掛止できるフックとを含む、請求項３記載の弁構造体。

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