JP6014737B1 - 定水位弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】給水開始位置を容易に調整することが可能であり、給水開始位置と給水停止位置との水位差を確保して開閉弁が安定して動作可能な定水位弁装置を提供する。【解決手段】本発明の定水位弁装置１０は、水を貯水槽内に吐水する吐水口１２を開閉する開閉弁１３と、開閉弁１３を駆動する駆動体１５とを有する。駆動体１５は、開閉弁１３に接続されるリンク機構２０から水中へ向けて垂下するガイド部材７０と、ガイド部材７０に移動可能に保持されるフロート４２とを有する。上側ストッパ７２と下側ストッパ７１との間で浮動するフロート４２は、上側ストッパ７２および下側ストッパ７１にそれぞれ当接することによりガイド部材７０を介してリンク機構２０を作動させて開閉弁１３を閉塞位置と解放位置との間で切り換える。【選択図】 図３

Description

本発明は、オフィスビルやマンションなどに設置される受水槽、高置水槽等の貯水槽内の水位を制御するのに用いられる定水位弁装置に関する。

一般的に上記した貯水槽１には、水道管２に接続された給水バルブ３を介して水が供給され、貯水槽１内に貯留された水は、給水管５を介して揚水ポンプ（図示せず）へ送られて所定の消費箇所に供給されるようになっている（図１及び図２参照）。この場合、貯水槽１内に貯留された水は、消費されるにしたがって水位が低下することから、一定量の水が貯留されるように、水の消費に伴って給水バルブ３を解放して貯水槽１内に水を供給するとともに、予め設定された水位になったときに給水バルブ３を閉鎖して水位を制御することが行われている。

水位の制御については、定水位弁装置（ボールタップと称することもある）を用いることが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。これら公知の定水位弁装置は、図１の符号１０で示されるように、貯水槽１内に設置された状態でパイロット管７を介して給水バルブ３に接続されており、給水バルブ３からパイロット管７を通じて送られてくる水を貯水槽１内に吐水する吐水口１２と、吐水口１２を開閉する開閉弁と、開閉弁を駆動する駆動体１５とを備えている。この駆動体１５は、前記開閉弁にリンク機構２０を介して接続されたシャフト４０と、シャフト４０の先端に装着され貯水槽１内の水に浮いた状態に保持されるフロート４２とを備えている（吐水口１２、駆動体１５、及びリンク機構２０の構成については図２参照）。

上記した定水位弁装置１０では、貯水槽１内の水位が下がり、それと共にフロート４２が下がるとシャフト４０が降下方向に回動し、前記リンク機構２０を介して開閉弁を降下させて開閉弁を開放する。すると、パイロット管７内に貯留されていた水は、吐水口１２から貯水槽１内に放出され、これによりパイロット管７内の圧力が低下することで給水バルブ３が開放され、流入管３ａを介して貯水槽１内に水が供給される。その後、水の供給に伴って貯水槽１内の水が上昇するとフロート４２も上昇し、フロート４２を装着しているシャフト４０が反対方向（上昇方向）に回動して、リンク機構２０を介して次第に開閉弁を上昇させる。そして、一定の水位（給水停止水位Ｐ１）に達すると開閉弁が閉塞してパイロット管７内に水が満たされた高圧状態となり、これにより給水バルブ３が閉塞して貯水槽１内への水の供給が停止される。

また、定水位弁装置としては、図２に示すように、上記したようなシャフト４０を用いることなく、リンク機構２０に接続されたレバー２１の先端に鎖４０Ａを設置し、この鎖４０Ａの先端にフロート４２’を締結する方式も知られている。このフロート４２’は、内部に砂などの重量物を封入しており、浮力を有すると共にある程度の重量があるように構成されている。このような鎖締結式の定水位弁装置１０’は、鎖４０Ａの長さに対応する位置まで水位が下がって（給水開始位置Ｐ２まで下がる）フロート４２’の重量が作用すると、前記リンク機構２０を介して開閉弁を開放し、これにより給水バルブが開放されて貯水槽１内に水が供給される。この場合、開閉弁は、バネ等の付勢手段によって閉塞方向に付勢されており、フロート４２’の位置が下がってフロート４２’の重量が付勢手段に作用し始めると、この重量が付勢力に抗して開閉弁を開放するように作用する。したがって、水位が上昇して開閉弁を閉じて給水を停止するのは、付勢手段の付勢力に依存しており、給水開始位置Ｐ２と給水停止位置Ｐ１との水位差は、上記したシャフト方式と比較すると小さくなる。

なお、上記した貯水槽１には、オーバーフロー管が設置されている。このオーバーフロー管は、貯水槽１の水がある一定量（予め定められた越流面）を超えると、その水を外部に流出させるために配設するものであり、排出管１００を壁面１ａに挿通させ、その端部を上向きに屈曲してホッパー１０１を設置して構成される。ホッパー１０１の開口縁１０１ａの位置が越流面Ｐであり、水がこの越流面Ｐを超えると、その水はホッパー１０１から排出管１００を介して外部に排出される。

また、貯水槽１には、漏水事故が起きた場合等の早期発見が可能となるように、警報装置の設置が義務付けられている。この警報装置１２０は、水位が給水停止面Ｐ１と越流面Ｐとの間の範囲内における所定の位置（満水警報位置）Ｐ３になったときに作動するものであり、水位が満水警報位置Ｐ３を超えると外部に警報を発するようになっている。例えば、警報装置１２０は、２本の電極棒１２０ａ，１２０ｂを備えており、一方の電極棒１２０ａを貯水槽１の水の中に設置し、他方の電極棒１２０ｂを所定の満水警報位置Ｐ３となるように位置決めして設置する。すなわち、水位が上昇して電極棒１２０ｂに達すると警報装置は通電状態となって、外部に警報を発するように構成されている。

特開２００３−３４２９８０号 特開２０１１−２３１９１２号

ところで、水道水には塩素が含まれており、水道法では蛇口からの給水時における水の残留塩素の量が一定値（遊離残留塩素を０．１ｍｇ／Ｌ）以上になることを義務付けている。上記した貯水槽１は、供給先において水の使用量が減る等の状況が発生すると、残留塩素の量が減ってしまい、したがって、残留塩素の基準を満たすためには貯水量を減らす必要性が生じる。この場合、貯水槽１内の貯水量を減らすためには、保守作業によって上記した給水開始位置Ｐ２の水位を下げる必要があり、図１に示すようなシャフト４０を用いた定水位弁装置１０では、それまで使用していたシャフトよりも長いシャフトに付け替える必要がある。また、図２に示すような鎖４０Ａを用いた定水位弁装置１０’では、それまで使用していた鎖よりも長い鎖に付け替える必要がある。

このように、従来の貯水槽１に設置されている定水位弁装置では、給水開始位置Ｐ２を下げようとすると、シャフト４０や鎖４０Ａを長いものに交換する作業が必要となり、作業性が悪いという問題が生じる。また、鎖４０Ａを用いた定水位弁装置１０’では、上述したように、給水開始位置Ｐ２と給水停止位置Ｐ１との水位差が小さいため、給水と停止を頻繁に繰り返して小刻みに振動する、いわゆるチャタリングを引き起こし易く、このようなチャタリングは増幅されて本弁（給水バルブ３）に伝わり易く、本弁の開閉動作に支障をきたすことがある。この点、シャフト４０を用いた定水位弁装置１０では、シャフト４０の回動によって開閉弁を開閉するため、ある程度の水位差を確保することが可能であるものの、上記したように長いシャフトに付け替えると、重量が重くなると共に、水圧等によってシャフト４０が撓み易く、開閉弁の動作が不安定になってしまう（給水開始位置Ｐ２と給水停止位置Ｐ１が不安定となる）。

本発明は、上記した問題に着目してなされたものであり、給水開始位置を容易に調整することが可能であり、給水開始位置と給水停止位置との水位差を確保して開閉弁が安定して動作可能な定水位弁装置を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明は、貯水槽内に設置された状態でパイロット管を介して給水バルブに接続されており、前記給水バルブからパイロット管を通じて送られてくる水を貯水槽内に吐水／停止することで前記パイロット管の内圧を切り換えて前記給水バルブを開放／閉塞する定水位弁装置において、前記定水位弁装置は、パイロット管を通じて送られてくる水を貯水槽内に吐水する吐水口と、該吐水口を開閉する開閉弁と、該開閉弁をその閉塞位置へ向けて常時付勢する付勢手段と、前記開閉弁の閉塞位置で前記付勢手段による付勢力を補助する補助力を発生させる補助力発生手段とを具備する本体と、前記本体に設けられ、前記開閉弁を駆動する駆動体と、を有し、前記駆動体は、前記開閉弁に接続されて開閉弁の閉塞位置と解放位置との間で変位するリンク機構と、第１重量を具備して前記リンク機構の支持部から水中へ向けて垂下するガイド部材と、第２重量を具備して前記ガイド部材に移動可能に保持されるとともに前記ガイド部材に沿って浮動自在なフロートと、前記ガイド部材に対してその位置を調整可能に取り付けられるとともに前記フロートが自由に浮動できる浮動範囲を上下方向で規定して給水停止位置を特定する上側ストッパおよび給水開始位置を特定する下側ストッパとを備え、前記フロートが前記給水停止位置から下降して下側ストッパに当接したとき前記開閉弁が閉塞状態から開放するように、前記第１重量と前記第２重量との和に基づく下向き荷重は、前記付勢手段の付勢力と前記補助力発生手段の補助力との和に基づく弁閉塞荷重よりも大きく設定され、前記フロートが前記給水開始位置から上昇して上側ストッパに当接するまで前記開閉弁が解放状態を維持するように、前記第１重量のみに基づく下向き荷重は、前記付勢手段の付勢力に伴う付勢荷重よりも大きく設定されていることを特徴とする。

上記した構成の定水位弁装置によれば、付勢手段の付勢力と補助力発生手段の補助力との和に基づく弁閉塞荷重によって開閉弁が閉塞された状態で、貯水槽内の水位が低下してフロートがガイド部材に沿って下降し、その結果、フロートが下側ストッパに当接すると、フロートの第２重量が下側ストッパに作用し、それにより、リンク機構には支持部を介してガイド部材の第１重量とフロートの第２重量との和に基づく下向き荷重が作用する。この下向き荷重は、付勢手段の付勢力と補助力発生手段の補助力との和に基づく弁閉塞荷重よりも大きいため、リンク機構が作動されて開閉弁が閉塞状態から解放する。また、このような開閉弁の解放に伴う給水バルブを通じた給水によって貯水槽内の水位が上昇すると、それに伴ってフロートも上昇し、その結果、フロートが下側ストッパから離れる。このようにフロートが下側ストッパから離れると、フロートの第２重量が下側ストッパに作用しなくなるが、第１重量のみに基づく下向き荷重は付勢手段の付勢力に伴う付勢荷重よりも大きいため、この段階で開閉弁は付勢力によって閉塞しない。

その後引き続いて貯水槽内の水位が上昇し続け、フロートがガイド部材に沿って上昇し、その結果、フロートが上側ストッパに当接すると、水から受けるフロートの浮力が上側ストッパ（したがってガイド部材の第１重量）に作用する。このとき、第１重量は浮力によって軽減され、それに伴う下向き荷重は付勢手段の付勢力に伴う付勢荷重を下回るようになる。そのため、リンク機構が作動されて開閉弁が付勢手段の付勢力によって閉塞する。また、この閉塞位置において、開閉弁には、付勢手段による付勢力に加えて、補助力発生手段による補助力も作用する。

そして、付勢手段の付勢力と補助力発生手段の補助力との和に基づく弁閉塞荷重によって開閉弁が閉塞されたこの状態で、貯水槽内の水が消費されて貯水槽内の水位が下がり始めると、それに伴ってフロートも下降し、その結果、フロートが上側ストッパから離れるようになる。このとき、上側ストッパにフロートの浮力が作用しなくなり、リンク機構にはガイド部材の第１重量のみが作用することとなるが、第１重量は、フロートが下側ストッパに当接するまで（第２重量が作用するまで）は開閉弁の閉塞状態を維持するように設定されている。

このように、上記した構成の定水位弁装置によれば、フロートが下側ストッパに当接するまで開閉弁が解放せず、フロートが上側ストッパに当接するまで開閉弁が閉塞しない。そのため、ガイド部材に対する上側ストッパおよび下側ストッパの位置を調整することにより、開閉弁を閉塞位置と解放位置との間で切り換えるためのフロートの浮動範囲、すなわち、給水開始位置および給水停止位置を容易に調整することができる。したがって、従来のように残留塩素の基準を満たすべく給水開始位置を下げるためにシャフトや鎖などの駆動体部品を交換する必要がなく、そのため、作業性が良くなるだけでなく、部品交換に伴う重量増に起因する様々な不都合（例えば、長いシャフトの使用によるシャフトの重量増や撓みに起因する開閉弁の不安定な動作）も回避できる。また、給水開始位置と給水停止位置との水位差を十分に確保してチャタリングを防止し、それにより、開閉弁の安定した動作を実現することもできる。

本発明によれば、給水開始位置を容易に調整することが可能であり、給水開始位置と給水停止位置との水位差を確保して開閉弁が安定して動作可能な定水位弁装置が得られる。

本発明の一実施形態に係る定水位弁装置が設置可能な貯水槽の一例であって、従来の一例に係る定水位弁装置が設置された概略図。 図１に示す貯水槽において、従来の他の例に係る定水位弁装置が設置された状態の概略機能を説明する図。 フロートが下側ストッパに当接して開閉弁が解放した状態を示す、本発明の一実施形態に係る定水位弁装置の一部断面を有する側面図。 フロートが上側ストッパに当接して開閉弁が閉塞した状態を示す、本発明の一実施形態に係る定水位弁装置の一部断面を有する側面図。 図３の状態における定水位弁装置の本体側部分の一部断面を有する拡大側面図。 図４の状態における定水位弁装置の本体側部分の一部断面を有する拡大側面図。

以下、本発明に係る定水位弁装置の一実施形態について、図３乃至図６を参照して説明する。なお、これらの図において、図１及び図２で示した構成と共通する部分については同一の参照符号を付してある。

本実施形態の定水位弁装置１０の本体１０Ａは、給水バルブ３からのパイロット管７が接続されるように水平方向に延出した円筒状の接続管１１と、接続管１１を介して流入してくる水を吐水するように垂直方向に延出した円筒状の吐水口（吐水管）１２とを備えている。接続管１１と吐水口１２との間の内部空間には、例えば水平方向で往復動（前後動）する開閉弁１３が配設されており、開閉弁１３の弁体は、本体１０Ａの内部に形成されたフランジ（弁座）１０ａに対して当て付くようになっている。

この場合、開閉弁１３は、後側（図３〜図６中の右側）へ移動することでフランジ１０ａに当て付いて接続管１１と吐水口１２との連通状態を遮断する閉塞状態（閉塞位置；フランジ１０ａと開閉弁１３の弁体との間には、パッキン８９が配設されている）となり、また、前側（図３〜図６中の左側）へ移動することでフランジ１０ａから離間して接続管１１と吐水口１２とを連通させる開放状態（解放位置）となる。そして、この開閉弁１３を開閉させるための開閉弁１３の前後動は、開閉弁１３を支持するスピンドル３９と一体を成すピストン１８をシリンダ１９内に嵌挿することによって案内されるようになっている。ここで、ピストン１８の外面とシリンダ１９の内面との間（摺動面）にはＯリング９０が介挿されている。また、本体１０Ａの前端部には、本体１０Ａの内部空間を閉じるキャップ１０Ｂが取着されている。

なお、接続管１１を通じて送られてくる水は、シリンダ１９の外周面に形成される流路としての溝状の凹部（本実施形態では、シリンダ１９の周方向に等しい角度間隔を隔てて４つ設けられる）を通じてピストン１８と開閉弁１３との間のシリンダ空間Ｓ１内に流入するようになっている。また、ピストン１８の後方に位置されるシリンダ空間Ｓ２内の空気が開閉弁１３の閉塞方向（後方）の移動を妨げないように、スピンドル３９には外気へと連通する通気孔９９が設けられる（図５および図６参照）。

また、定水位弁装置１０の本体１０Ａは、開閉弁１３をその閉塞方向（閉塞位置）へ向けて常時付勢する付勢手段を更に備える。具体的に、本実施形態において、この付勢手段は、キャップ１０Ｂの内面と開閉弁１３の前端面との間に介挿される圧縮バネ６５によって構成される。

また、本実施形態では、ピストン１８と開閉弁１３との間のシリンダ空間Ｓ１内の水圧がピストン１８に及ぼす力（水圧×ピストン１８の受圧面積）を開閉弁１３に及ぼす力（水圧×開閉弁１３の受圧面積）よりも大きくするように開閉弁１３の受圧面積とピストン１８の受圧面積との面積比を設定して、ピストン１８と開閉弁１３との間のシリンダ空間Ｓ１内の水圧が開閉弁１３を閉塞する方向で作用するようにしている。しかしながら、水圧の変動等によってこれらの力関係が変動して、圧縮バネ６５の付勢力のみにより開閉弁１３をその閉塞位置に確実に保持することができない場合も生じ得る。そのため、本実施形態の定水位弁装置１０は、開閉弁１３をその閉塞位置に確実に保持するために、圧縮バネ６５による開閉弁閉塞方向への付勢力を補助する補助力を発生させるための補助力発生手段を更に備える。

具体的に、そのようなの補助力発生手段は、本実施形態では、磁石６０によって構成される。この磁石６０は、環状を成して、ピストン１８よりも後方のシリンダ１９内に配置されており、ピストン１８をスピンドル３９に対して締結する磁性体（例えば鉄）から成る締め付けナット９７を磁気的に引き付けて（したがって、スピンドル３９に保持される開閉弁１３をその閉塞位置へ向けて引き付けて）、開閉弁１３の閉塞位置で締め付けナット９７を内側に受け入れる（磁気的に吸着する）ことにより（図４および図６参照）、開閉弁１３をその閉塞位置に確実に保持するようにしている。

なお、補助力発生手段は、前述した開閉弁１３の受圧面積とピストン１８の受圧面積との面積比のみによって実現されてもよいが、そのような面積比を考慮しなくて済むという点で、または、開閉弁１３の確実な閉塞保持が図れるという点で、補助力発生手段を磁石６０によって実現することが好ましい。

また、上記した開閉弁１３は、駆動体１５によって閉塞位置と解放位置との間で前後方向に駆動されるようになっている。この場合、駆動体１５は、開閉弁１３に接続されて開閉弁１３の閉塞位置と解放位置との間で変位するリンク機構２０と、リンク機構２０に連結される支持部４０（例えば、本実施形態では長尺なレバー部材）から水中へ向けて垂下するガイド部材７０と、貯水槽１内の水に浮いた状態でガイド部材７０に移動可能に保持されてガイド部材７０に沿って浮動自在なフロート４２とを備える。

ここで、リンク機構２０の構成について説明する。
リンク機構２０は、相互に回動可能に支持される複数の第１〜第４のアーム部材２１，２４，２６，２８を備えており、第４のアーム部材２８が支持部４０（駆動体１５側）に連結され、第２のアーム部材２４が開閉弁１３側（詳細には、開閉弁１３を支持するピストン１８から延びるスピンドル３９）に接続されている。

第１のアーム部材２１は、本体１０Ａの上端面に固定された一対の対向する支持プレートから成るブラケット２９に回動可能に支持されている。具体的には、第１のアーム部材２１は、その後端がブラケット２９の一対の支持プレート間に位置されて略Ｔ形状（または略Ｙ形状）のビス２２（以下、全てのビスが同じ形状を有するものとする）により回動可能に支持される。また、第２のアーム部材２４は、その一端（図３〜図６では上端）が第１のアーム部材２１の前端に回動可能に支持される。具体的には、第２のアーム部材２４は、第１のアーム部材２１の前端で二股状に分かれる支持部２１ａに挟持されてビス２３により回動可能に支持される。

また、第２のアーム部材２４の中間部は、キャップ１０Ｂを貫通して外側に延びるスピンドル３９の前端に回動可能に支持される。具体的には、第２のアーム部材２４は、互いに接合される一対の支持プレート２４ａによって形成されており、これらの支持プレート２４ａが互いに離間して第２のアーム部材２４の中間部に形成する開口内にスピンドル３９の前端が挿通されることにより、この挿通されたスピンドル３９に対してビス２５により第２のアーム部材２４が回動可能に支持される。

また、第２のアーム部材２４の他端（図３〜図６では下端）は、第３のアーム部材２６の前端に回動可能に支持される。具体的には、第３のアーム部材２６は、一対の対向する支持プレート２６ａから成り、第２のアーム部材２４の他端がこれらの支持プレート２６ａ間に挟まれた状態でビス２７により第３のアーム部材２６に回動可能に支持される。また、第３のアーム部材２６の後端は、その支持プレート２６ａ間に挟まれるように位置される第４のアーム部材２８の前端にビス３１により回動可能に支持される。更に、第４のアーム部材２８の中間部は、吐水口１２から延びる断面コの字型のブラケット２９に対してビス３０により回動可能に支持される。すなわち、開閉弁１３は、上記したように構成される駆動体１５のリンク機構２０に接続されており、このリンク機構２０を介して後述するフロート４２の浮動動作によって前後方向に駆動されるようになっている。

また、このようなリンク機構２０を備える駆動体１５は、リンク機構２０の第４のアーム部材２８に連結される支持部４０から水中へ向けて垂下する前述したガイド部材７０およびフロート４２に加え、ガイド部材７０の上下にそれぞれ一対のストッパ７１，７２も更に備える。以下、これについて更に詳しく説明する。

本実施形態のガイド部材７０は、例えばグラスファイバ内蔵の金属ロープによって形成されており、第１重量Ｇ１を具備する。この第１重量Ｇ１は、ガイド部材７０自体の重量（ストッパ７１，７２および後述する締結具７３，７８の重量も含む）と、ガイド部材７０の下端に取り付けられる錘７９の重量とによって規定される。また、ガイド部材７０の一端（上端）７０ａは、支持部４０の前端に例えば螺着されたフックボルト４０ａに通された後、折り返されて、締結具７３により結束固定される。また、ガイド部材７０の他端（下端）７０ｂは、錘７９に固着されたフック７９ａに通された後、折り返されて、締結具７８により結束固定される。なお、錘７９は、ガイド部材７０が撓みやすい材料によって形成される場合に、ガイド部材７０を直線状態に安定して保持できる点で好ましい。しかしながら、ガイド部材７０を撓まない剛体から形成することもでき、その場合には、錘７９を省くこともできる。このとき、第１重量Ｇ１は、ガイド部材７０自体の重量（ストッパ７１，７２および締結具７３，７８の重量も含む）のみによって規定される。

また、ガイド部材７０の上下にそれぞれ設けられる上側ストッパ７２および下側ストッパ７１は、ガイド部材７０に対してその位置を調整できるように例えばナット８１を介して着脱自在に取り付けられるとともに、フロート４２が自由に浮動できる浮動範囲を上下方向で規定するようになっている。この場合、上側ストッパ７２は、前述した貯水槽１の給水停止位置Ｐ１に対応する位置でガイド部材７０に取り付けられ、一方、下側ストッパ７１は、前述した貯水槽１の給水開始位置Ｐ２に対応する位置でガイド部材７０に取り付けられる。なお、これらのストッパ７１，７２の取り付け位置（位置Ｐ１，Ｐ２）は、貯水槽１の構造、および、残留塩素の調整等に応じて、ナット８１の着脱により任意に設定できる。

また、ガイド部材７０に移動可能に保持される浮動自在な上記したフロート４２は、第２重量Ｇ２を具備しており、上側ストッパ７２と下側ストッパ７１との間で上下動自在（浮動自在）に位置される。具体的には、フロート４２は、中空の球状に形成されており、その中心を通って貫通する貫通孔４２ａにガイド部材７０が通されることにより、上側ストッパ７２と下側ストッパ７１との間で移動可能に保持される。また、フロート４２は、その内部空間内に例えば砂や錘から成る加重体６９を有する。この加重体６９の重量は、フロート４２の自重と共に、第２重量Ｇ２を規定しており、フロート４２の浮力よりも小さくなるように設定される。

なお、ガイド部材７０に対するフロート４２の取り付け形態は、ガイド部材７０をフロート４２に挿通する図示の形態でなくてもよく、例えば、何らかの接続部材を介してフロート４２がガイド部材７０の側方で上下動可能にガイド部材７０に取り付けられてもよい。要は、フロート４２がガイド部材７０に浮動状態で上下動可能に保持されれば、どのような取り付け形態であっても構わない。

また、以上のような構成の定水位弁装置１０は、フロート４２が給水停止位置から下降して下側ストッパ７１に当接したとき開閉弁１３が閉塞状態から開放するように、第１重量Ｇ１と第２重量Ｇ２との和に基づく下向き荷重Ｇが付勢手段である圧縮バネ６５の付勢力Ｆ１と補助力発生手段である磁石６０の磁力（補助力）との和に基づく弁閉塞荷重Ｆよりも大きく設定されている。また、フロート４２が給水開始位置から上昇して上側ストッパ７２に当接するまで開閉弁１３が解放状態を維持するように、第１重量Ｇ１のみに基づく下向き荷重は、付勢手段である圧縮バネ６５の付勢力Ｆ１よりも大きく設定されている。この場合、フロート４２が給水開始位置から上昇して上側ストッパ７２に当接すると、フロート４２の浮力によって下向きの荷重Ｇが軽減され（浮力が大きければゼロになる）、開閉弁１３は圧縮バネ６５の付勢力Ｆ１によって閉塞位置に移動する（給水停止位置）。この際、開閉弁１３は、磁石６０の磁力（補助力）Ｆ２によっても閉塞方向に付勢される（弁閉塞荷重Ｆ）。

次に、上記したように構成される定水位弁装置１０の作用について説明する。
まず、圧縮バネ６５の付勢力Ｆ１と磁石６０の磁力（補助力）Ｆ２との和に基づく弁閉塞荷重Ｆによって開閉弁１３が閉塞された状態で、貯水槽１内に貯留された水が給水管５を介して揚水ポンプ（図示せず）へ送られて所定の消費箇所に供給されていくと、貯水層１内の水位が下がり、それと共にフロート４２もガイド部材７０に沿って下がり続ける。そして、フロート４２がガイド部材７０の下側ストッパ７１に当接すると、フロート４２の第２重量Ｇ２が下側ストッパ７１に作用し、それにより、リンク機構２０には支持部４０を介してガイド部材７０の第１重量Ｇ１とフロート４２の第２重量Ｇ２との和に基づく下向き荷重Ｇが作用するようになる。この下向き荷重Ｇは、前述したように、圧縮バネ６５の付勢力Ｆ１と磁石６０の磁力（補助力）Ｆ２との和に基づく弁閉塞荷重Ｆよりも大きいため、リンク機構２０が作動されて開閉弁１３が解放する（図３参照）。

すなわち、スピンドル３９が圧縮バネ６５の付勢力Ｆ１と磁石６０の磁力（補助力）Ｆ２との和に基づく弁閉塞荷重Ｆに抗して本体１０Ａから引き出され（前方へ移動され）て、開閉弁１３がフランジ１０ａから離間される解放状態になる。そして、この動きは、リンク機構２０の第４のアーム２８が吐水口１２の側壁に当接することで停止される（第４のアーム２８が吐水口１２の側壁に当接して、開閉弁１３の解放動作が規制される）。この位置（図３の位置）が給水開始位置Ｐ２となる。この給水開始位置Ｐ２では、パイロット管７内の圧力が下がって給水バルブ３（図１参照）が解放され、貯水槽１内には、流入管３ａを介して水が供給されるようになる。

そして、水の供給に伴って貯水槽１内の水位が上昇すると、それに伴ってフロート４２もガイド部材７０に沿って上昇し、その結果、フロート４２が下側ストッパ７１から離れる。このようにフロート４２が下側ストッパ７１から離れると、フロート４２の第２重量Ｇ２が下側ストッパ７１に作用しなくなるが、開閉弁１３の解放状態を維持するために、第１重量Ｇ１のみに基づく下向き荷重は圧縮バネ６５の付勢力Ｆ１に伴う付勢荷重よりも大きく設定されており、この段階で開閉弁１３は付勢力によって閉塞することはない。

その後引き続いて貯水槽１内の水位が上昇し続け、フロート４２がガイド部材７０に沿って上昇し、その結果、フロート４２が上側ストッパ７２に当接すると、水から受けるフロート４２の浮力Ｐが上側ストッパ７２（したがってガイド部材７０の第１重量Ｇ１）に作用する（図４参照）。このとき、第１重量Ｇ１が浮力Ｐによって軽減され、それに伴う下向き荷重は、前述したように圧縮バネ６５の付勢力Ｆ１に伴う付勢荷重を下回るようになる（本実施形態では、そのような力関係となるようにフロート４２の体積、第１重量Ｇ１、および、付勢力Ｆ１が設定される）。そのため、リンク機構２０が作動されて開閉弁１３が圧縮バネ６５の付勢力Ｆ１によって閉塞する。また、この閉塞位置において、開閉弁１３には、圧縮バネ６５による付勢力Ｆ１に加えて、補助力発生手段としての磁石６０の磁力（補助力）Ｆ２も作用するようになる。

具体的には、図４に示すように、フロート４２が上側ストッパ７２に当接すると、フロート４２が受ける浮力Ｐにより錘７９が持ち上がり、支持部４０およびリンク機構２０に作用する荷重は軽減される（ゼロとなる）。そのため、圧縮バネ６５の付勢力Ｆ１によりスピンドル３９が本体１０Ａ内に押し込まれ（後方へ移動され）て、開閉弁１３がフランジ１０ａに当接する閉塞状態になるとともに、支持部４０も水平に位置される。この位置（図４の位置）が給水停止位置Ｐ１となる。

この給水停止位置Ｐ１では、パイロット管７内の圧力が上がって給水バルブ３（図１参照）が閉じられ、貯水槽１内への水の供給が停止される。また、このとき、開閉弁１３の閉塞状態は磁石６０の磁気吸引力によって確実に保持される。すなわち、水圧、水面の変動や何らかの衝撃に起因して圧縮バネ６５の付勢力を上回る力が生起した場合でも、磁石６０の磁気吸引力によって開閉弁１３の閉塞位置が確実に保持される。

圧縮バネ６５の付勢力Ｆ１と磁石６０の磁力（補助力）Ｆ２との和に基づく弁閉塞荷重Ｆによって開閉弁１３が閉塞されたこの状態で、貯水槽１内の水が消費されて貯水槽１内の水位が下がり始めると、それに伴ってフロート４２も下降し、その結果、フロート４２が上側ストッパ７２から離れるようになる。このとき、上側ストッパ７２にフロート４２の浮力Ｐが作用しなくなり、リンク機構２０にはガイド部材７０の第１重量Ｇ１のみが作用することとなるが、開閉弁１３の閉塞状態が維持されるように、第１重量Ｇ１のみに基づく下向き荷重は、圧縮バネ６５の付勢力Ｆ１と磁石６０の磁力（補助力）Ｆ２との和に基づく弁閉塞荷重Ｆよりも小さく設定されているため、この段階で（すなわち、前述したようにフロート４２が下側ストッパ７１に当接するまで）、開閉弁１３が解放することはない。

以上説明したように、本実施形態の定水位弁装置１０によれば、フロート４２が下側ストッパ７１に当接するまで開閉弁１３が解放せず、フロート４２が上側ストッパ７２に当接するまで開閉弁１３が閉塞することはない。そのため、ガイド部材７０に対する上側ストッパ７２および下側ストッパ７１の位置を調整することにより、開閉弁１３を閉塞位置と解放位置との間で切り換えるためのフロート４２の浮動範囲、すなわち、給水開始位置Ｐ２および給水停止位置Ｐ１を容易に調整することができる。したがって、従来のように残留塩素の基準を満たすべく給水開始位置Ｐ２を下げるためにシャフトや鎖などの駆動体部品を交換する必要がなく、そのため、作業性が良くなるだけでなく、部品交換に伴う重量増に起因する様々な不都合（例えば、長いシャフトの使用によるシャフトの重量増や撓みに起因する開閉弁の不安定な動作）も回避できる。また、給水開始位置Ｐ２と給水停止位置Ｐ１との水位差を十分に確保することができるため、チャタリングを防止し、それにより、開閉弁１３の安定した動作を実現することもできる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記した実施形態以外にも、適宜変形することが可能である。例えば、本実施形態では、支持部４０がリンク機構２０の第４のアーム部材２８に連結されるが、支持部４０と第４のアーム部材２８とが一体であってもよい。また、リンク機構２０の構成についても適宜変形することが可能である。例えば、本実施形態の開閉弁１３は、本体１０Ａ内において前後方向（水平方向）に移動するように構成されていたが、上下方向（垂直方向）に移動するように構成しても良く、これにより、リンク機構２０の構成についても適宜変形することが可能である。また、前述した実施形態では、補助力発生手段が磁石によって構成されるが、補助力発生手段は、磁石に限定されず、引張りバネなどの他の要素によって構成されてもよい。また、ストッパ７１，７２のガイド部材に対する着脱方法についても適宜変形することが可能である。

１ 貯水槽
３ 給水バルブ
７ パイロット管
１０ 定水位弁装置
１０Ａ 本体
１２ 吐水口
１３ 開閉弁
１５ 駆動体
２０ リンク機構
４０ 支持部
４２ フロート
６０ 磁石（補助力発生手段）
６５ 圧縮バネ（付勢手段）
７０ ガイド部材
７１ 下側ストッパ
７２ 上側ストッパ
７９ 錘

Claims (6)

1. 貯水槽内に設置された状態でパイロット管を介して給水バルブに接続されており、前記給水バルブからパイロット管を通じて送られてくる水を貯水槽内に吐水／停止することで前記パイロット管の内圧を切り換えて前記給水バルブを開放／閉塞する定水位弁装置において、
   前記定水位弁装置は、パイロット管を通じて送られてくる水を貯水槽内に吐水する吐水口と、該吐水口を開閉する開閉弁と、該開閉弁をその閉塞位置へ向けて常時付勢する付勢手段と、前記開閉弁の閉塞位置で前記付勢手段による付勢力を補助する補助力を発生させる補助力発生手段とを具備する本体と、前記本体に設けられ、前記開閉弁を駆動する駆動体と、を有し、
   前記駆動体は、前記開閉弁に接続されて開閉弁の閉塞位置と解放位置との間で変位するリンク機構と、第１重量を具備して前記リンク機構の支持部から水中へ向けて垂下するガイド部材と、第２重量を具備して前記ガイド部材に移動可能に保持されるとともに前記ガイド部材に沿って浮動自在なフロートと、前記ガイド部材に対してその位置を調整可能に取り付けられるとともに前記フロートが自由に浮動できる浮動範囲を上下方向で規定して給水停止位置を特定する上側ストッパおよび給水開始位置を特定する下側ストッパとを備え、
   前記フロートが前記給水停止位置から下降して下側ストッパに当接したとき前記開閉弁が閉塞状態から開放するように、前記第１重量と前記第２重量との和に基づく下向き荷重は、前記付勢手段の付勢力と前記補助力発生手段の補助力との和に基づく弁閉塞荷重よりも大きく設定され、
   前記フロートが前記給水開始位置から上昇して上側ストッパに当接するまで前記開閉弁が解放状態を維持するように、前記第１重量のみに基づく下向き荷重は、前記付勢手段の付勢力に伴う付勢荷重よりも大きく設定されている
   ことを特徴とする定水位弁装置。
2. 前記第１重量は、前記ガイド部材に取り付けられる錘を含むことを特徴とする請求項１に記載の定水位弁装置。
3. 前記第２重量は、前記フロートの内部に設けられる加重体を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定水位弁装置。
4. 前記フロートは、その中心を通って貫通する貫通孔に前記ガイド部材が通されることにより前記ガイド部材に移動可能に保持されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の定水位弁装置。
5. 前記付勢手段は、前記開閉弁を閉塞位置へと付勢するバネによって構成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の定水位弁装置。
6. 前記補助力発生手段は、前記開閉弁をその閉塞位置へ向けて引き付ける磁石によって構成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の定水位弁装置。

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