JPH04210171A - 湿分応答弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［０００１１本発明は、湿分に応じて液体の流量を制御
するための湿分応答弁装置に関する。本発明は、滴下式
潅概用散水器などの１激装置に対する潅激用水の水量を
地中の水分量に応じて制御するための潅激システムにお
ける湿分応答弁として特に応用可能である。したがって
、本発明はこの応用に関して以下に説明される。

［０００２］従来の用水潅慨システムでは、特定の区画
地に対する温源装置はすべて指定時間の間は全体的に稼
働され、あるいは指定水量の放出後はすべて停止される
。そのようなシステムは、１慨装置の個別場所における
地中の水分量とは無関係に、すべての温源装置に同じ水
量を供給しがちである。それは水の浪費をもたらし得る
、というのは特にシステムがいずれの場所も所要量以下
の水を供給されないように設計されているならば、場所
によっては必要以上の水を供給されることになるからで
ある。しかも、そのようなシステムは所望時間間隔また
は放水量にしたがって用水温源装置を稼働および停止さ
せるための手動制御ないしはこれらの機能を果たすため
の自動制御装置を必要とする。

［０００３］地中の水分量に応じて温源装置に供給され
る水量を制御するために、いく種類かの湿分応答弁が開
発されている。しかし、そのような公知のシステムのほ
とんどにおいて湿分応答弁は部分的に開かれて、少量の
水の連続的放出により部分的に開かれたままの安定状態
を示すため、それらはその正常な制御機能を果たすこと
ができない。米国特許第３．７４７．３９９号に記載さ
れたひとつの公知の装置では、弁はスナップ動作により
開くが、スナップ動作により閉じないため、該装置の弁
も部分的に開かれた位置に留まり得る。さらに、そのよ
うな装置は他の公知の装置の多くと同様に相対的に複雑
な構造であるため、製作および維持が割高である。

［０００４］本発明の目的は、上記の点における長所を
有する湿分応答弁を提供することにある。

［０００５１本発明のもうひとつの目的は、湿分応答弁
と出口弁とを含み、この出口弁は弁が湿分応答装置によ
り開かれた後にその開放状態にある時間間隔を制限する
ための減衰遅延装置を含む装置を提供することにある。

［０００６１本発明にしたがい、給水パイプに接続する
ための入口ポート、出口ポート、前記入口ポートを前記
出口ポートに接続する通路、この通路における弁開口、
およびこの弁開口を開閉すべく作動可能な変位し得る弁
部材を含むハウジングを備え；このハウジングはさらに
湿分透過性壁、この壁を通った湿分に応じて体積が膨張
すべく前記壁と連通状態にある湿分−膨張可能体、前記
壁を通った湿分に応じて弁を開閉すべく前記弁部材を作
動させるための前記湿分−膨張可能体により制御される
アクチュエータ手段を含み；前記アクチュエータ手段は
そこの圧力を受けるように前記入口ポートに接続された
制御室を含み；前記弁部材は、前記制御室および前記入
口ポートに関して、入口ポートにおける圧力が前記弁部
材の表面区域の部分に対してそれを開けようとする方向
に作用するように配置され、しかるに前記制御室におけ
る圧力が前記入口ポートにおける圧力に等しい時には前
記制御室の圧力が前記弁部材の表面区域の大部分に対し
てそれを閉じようとする反対方向に作用するように配置
され；前記制御室を大気に通気させる換気手段を備え；
および前記湿分−膨張可能体と前記弁部材との間に介装
されて前記湿分−膨張可能体の体積に応じて前記弁部材
を作動させる双安定スナップ動作装置を備え、前記湿分
−膨張可能体の体積が低い時には、前記弁部材をその開
状態へ作動させかつその開状態に弁部材を安定的に維持
すべく前記スナップ動作装置は前記換気手段を開き、前
記湿分−膨張可能体の体積が高い時には、前記弁部材を
その閉状態へ作動させかつその閉状態に弁部材を安定的
に維持すべく前記スナップ動作装置は前記換気手段を閉
じる湿分応答弁が提供される。

［０００７１本装置は、湿分−膨張可能体の体積が低い
時には前記弁部材をその開状態へ作動させかつその開状
態に弁部材を安定的に維持すべく前記スナップ動作装置
は前記換気手段を開き、前記湿分−膨張可能体の体積が
高い時には前記弁部材をその閉状態へ作動させかつその
閉状態に弁部材を安定的に維持すべく前記スナップ動作
装置は前記換気手段を閉じるように機能する。

［０００８］このように、前記の諸特徴にしたがって設
計された弁はスナップ動作により開閉のいずれをも行う
ため、弁が部分開放状態に留まることは阻止されること
が理解されるであろう。

［０００９１図１は、本発明にしたがって設計された湿
分応答弁の一態様を示す縦断面図であり、弁は閉状態に
ある。

［００１０１図２は、図１のＩ　Ｉ−Ｉ　Ｉ線について
の断面図である。

［００１１］図３は、図１の類似図であるが、弁は開状
態にある。

［００１２］図４は、図１−図３の湿分応答弁を含む弁
装置と該弁の出口端の減衰遅延機構とを示す縦断面図で
あり、該機構は開状態にある。

［００１３１図５は、図４の類似図であるが、出口弁は
閉状態にある。

［００１４１図１−図３に示された弁は、全体的に２で
表されたハウジング、給水パイプに接続するための入口
ポート４、配水装置例えばスプリンクラ−１および滴下
式温源散水ラインなどに接続するための出口ポート６を
含む。本装置は地面に挿入できる地面くい８により支持
される形式として示されており、ハウジング２内に配置
された湿分−膨張可能体１０は土中の湿分を感知してハ
ウジング内の弁の作動を制御する。

［００１５］ハウジング２は３つの部材２ａ、　　２ｂ
、　　２Ｃと地面くい８からなり、それらはすべて互い
にねじ結合されている。

［００１６］ハウジング部材２ａは出口ポート６と共に
形成され、またハウジング部材２ｂとねじ結合されてい
るが、この部材２ｂは入口ポート４と共に形成されてい
る。ハウジング部材２ｂはさらに円筒スリーブ１２と共
に形成されているが、このスリーブは入口ポート４を出
口ポート６に接続するための通路１６における弁開口１
４として機能する。ダイアフラム１８は２つのハウジン
グ部材２ｂと２０が互いに結合されている時にはそれら
の間に固定されており、入口ポート４から通路１６を通
って出口ポート６に至る水の流れを制御するために、弁
開口１４と協同できる変位し得る弁部材として機能する
。ダイアフラム１８は、その外縁に隣接した、つまり弁
開口１４の外側の小さな通路２０と共に形成されている
。通路２０は、入口圧力をダイアフラムとハウジング部
材２ｃの円筒スリーブ２４との間に形成されたダイアフ
ラム１８の反対側の室２２に低速度で伝える。スリーブ
２４は、ハウジング部材２ｂの円筒スリーブ１２よりも
径が大きく、またそれと共軸である。室２２はダイアフ
ラム１８の変位を制御するための制御室として機能する
が、これについては以下に詳述される。

［００１７］ハウジング部材２ｃは仕切り壁２６と共に
形成されるが、この壁は制御室２２を仕切りの反対側の
別の室２８と分けている。壁２６は、圧力制御室２２を
室２８に結合するための別の通路２９と共に形成されて
いる。

［００１８］壁２６はさらに別の通路３０と共に形成さ
れているが、この通路はポート３２からハウジング部材
２ｂの内面に形成された空所により画定される通路３４
を経て出口ポート６に通じている。ポート３２は、室２
８の内部を通路３０および３４を介して出口ポート６へ
換気するための換気ポートとして機能する。室２８も通
路２９を介して制御室２２に接続されているため、室２
２の圧力も同じ換気ポート３２により出口ポート６に送
られる。

［００１９］換気ポート３２は、ハウジング部材２ｃに
４０においてピボット取付けされたベルクランクレバー
３８の一端に固定された閉鎖部材３６により制御される
。閉鎖部材３６は通常は室２８内の圧力により　（図１
に示されたように）換気ポート３２を閉じるべく機能し
ているが、室２８内に配置された全体的に４２で表され
た双安定スナップ動作装置により（図３に示されたよう
な）その開位置に移動させられる。さらに装置４２は、
湿分−膨張可能体１０と装置４２との間に介装されたア
クチュエータ・ビン４４を介して膨張可能体１０により
制御される。

［００２０１湿分−膨張可能体１０を囲むハウジング２
の部分として機能する地面くい８は、ハウジング部材２
Ｃの下端にねじ結合されている。部材２ｃは、湿分−膨
張可能体のハウジング４５内のピストンにより支持され
たアクチュエータ・ビン４４を受容するための中央開口
を備えて形成された壁４６により閉じられている。湿分
−膨張可能体１０は地面くい８の上端に形成されたソケ
ット４８内に配置され、また湿分−膨張可能体１０より
も面積の小さい脚部５０によりソケット底より上に持ち
上げられているが、地面くい８がハウジング部材２ｃに
取付けられて地面に挿入されるならば、湿分−膨張可能
体１０が地中の湿分にさらされて湿分−透過壁が形成さ
れる。地面が湿っている時には湿分−膨張可能体１０の
体積は増加し、また地面が乾いている時には湿分−膨張
可能体１０の体積は減少することが理解されるであろう
。湿分−膨張可能体１０のこの体積変化がアクチュエー
タ・ビン４４を介して双安定スナップ動作装置４２に伝
えられ、弁開口１４に対するダイアフラム弁１８の位置
を制御するが、これについては以下に詳述される。

［００２１１双安定スナップ動作装置４２の構造は、図
２に特に詳しく示されている。すなわち、それは第一リ
ンク５２とばね５６により相互連結された第二リンク５
４とを含む。特に図２に示されたように、リンク５２は
中間脚５２ｃにより連結された一対の平行脚５２ａ、５
２ｂを持つ把手の形状をしている。２つの平行脚５２ａ
、５２ｂは、５２ｄにおいてハウジング部材２ｃにピボ
ット取付けされている。はね５６は中間脚５２ｃと、５
４ａで示されたように第二リンク５４の上端に連結され
、またリンク５４の反対端はハウジング部材２ｃの端を
閉じる円板５７に５４ｂで示されたようにピボット取付
けされている。円板５７は直立リプ５８と共に形成され
ているが、このリプの上端は把手５２の中間脚５２ｃと
一直線になった肩部６０をなしており、スナップ動作装
置４２が図１に示されたような弁閉鎖位置にある時には
把手に対するストップとして機能する。

［００２２］図示された湿分一応答弁は、以下のごとく
作動する。

［００２３］地面が湿っている時には湿分応答弁１０の
体積が増加し、それによりアクチュエータ・ビン４４が
持ち上げられた位置（図１）に動かされる。アクチュエ
ータ・ビン４４はリンク５４のピボット台５４ｂと整列
されていないためリンクを時計回りに旋回させるが、そ
れによりリンク５４の上端も把手５２を時計回りに旋回
させて図１に示された位置にする、すなわち、それはレ
バー３８から離れて、ハウジングの室２８内のストップ
６０に押し当てられる。

［００２４１把手５２の上端つまり中間アーム５２ｃは
レバー３８から離れているため、レバーの反対端にある
閉鎖部材３６は換気ポート３２に当着した閉鎖位置に動
かされる。これは、閉鎖部材の片側にある室２８内の圧
力が閉鎖部材の反対側にある出口側圧力よりも大きいか
らである。すなわち、閉鎖部材の片側にある室２８内の
圧力は室２８と入口４との間の連通をもたらす通路２０
および２９により入口４の圧力と同等ないしはそれに近
付くのである。それに対し、閉鎖部材３６の反対側にあ
る圧力は換気ポート３２と出口６との間の連通をもたら
す通路３０および３４により出口側圧力と同等ないしは
それに近付くのである。

［００２５］換気ポート３２が閉鎖部材３６により閉じ
られたならば、制御室２２内の圧力は通路２０のため入
口ポート４の圧力まで増加するであろう。室２２のこの
入口圧力は、室２２にさらされたダイアフラム弁１８の
全表面に対して作用する。ダイアフラム弁の反対側は出
口側圧力（大気圧）にさらされているため、室２２内の
圧力はダイアフラム弁１８を弁開口１４に当着したその
閉鎖位置まで動かすのであり、それにより入口ポートか
ら出口ポート６への水の流れが止められる。

［００２６１次に地面が湿分を失うにつれて、湿分−膨
張可能体１０は地中の水分量を感知し、それにより体積
を減少する。これがアクチュエータ・ビン４４を下げ、
次にビンはリンク５４をそのピボット台５４ｂのまわり
に反時計回りに旋回させる。リンク５４の上端５４ａが
リンク５４のピボット台５４ｂとりンク５２の中間脚５
２ｃに対するばね３６の連結部との間の中心線を通過し
たならば、ばねはリンク５２をスナップ動作により反時
計回りに旋回させて図３に示された位置まで動かし、リ
ンク５２の中間脚５２ｃをレバー３８と接続させ、レバ
ーをそのピボット台４０のまわりに旋回させることによ
り、閉鎖部材３６を換気ポート３２から分離させる。こ
れが行われたならば、室２８内の圧力は出口ポート６に
通じる通路３０および３４を介して大気へ放出され、そ
れにより室２８内の圧力が低下する。室２８内のこの圧
力の低下は通路２９を介して制御室２２に連通されるた
め、該室の圧力も大気圧へと低下する。ダイアフラム弁
１８の外縁に加えられた入口圧力は制御室２２内の圧力
により相殺されないため、この内部圧力が弁部材を弁開
口１４から離させ、それにより入口４から出口６への水
の流れが開かれる。

［００２７］したがって、換気ポート３２を開閉するた
めに閉鎖部材３６に作用する前記装置４２が弁を開閉す
るための双安定スナップ動作制御を提供すると共に、弁
部材が地中湿分が十分に乾くまではその閉状態に安定的
に留まり、次に地面が設定条件下の湿分を得るまでは弁
がその開状態を安定的に維持するように機能することが
理解されるであろう。

［００２８１図４および図５は図１−図３の湿分応答弁
と減衰遅延装置により制御される出口弁とを含む弁装置
を示しているが、この減衰遅延装置は湿分応答弁の弁部
材がその開状態へ作動した時には閉じて、事前設定され
た時間間隔の経過後に出口弁を介して水の流れを止める
ように作用する。図４および図５に示された湿分応答弁
は図１−図３のそれと基本的に同一構造であるため、各
要素はその構造および作動の理解を容易にするために同
じ参照数字で表されている。

［００２９］以後の説明はこの出口弁およびその減衰遅
延制御装置の構造および作動に向けられるが、これらは
全体的に１００で表され、また湿分応答弁の出口ポート
６に接続されている。出口弁装置１００は、２つのハウ
ジング部材１０２ａと１０２ｂとからなる。ハウジング
部材１０２ａは湿分応答弁のハウジング部材２ａにねじ
結合されており、またハウジング部材１０２ｂはハウジ
ング部材１０２ａにねじ結合されている。

［００３０１第一転勤形ダイアフラム１０４はハウジン
グ部材２ａと１０２ａとの間に取付けられており、また
第二転動形ダイアフラム１０６はハウジング部材１０２
ａと１０２ｂとの間に取付けられている。２つのダイア
フラムは中空スリーブ１０８を浮動的に支持しているた
め、スリーブはある程度の軸方向運動を行うことができ
る。中空スリーブ１０８の一端は、出口ポート６の出口
室と連通している。中空スリーブ１０８の他端はハウジ
ング部材１０２ｂに固定されたビン１１０と一直線をな
しているが、通常はそれから少し離れている。

［００３１１ハウジング部材１０２ａはさらに、該部材
と中空スリーブ１０８との間の空間を２つの室１１４ａ
と１１４ｂとに分けている仕切り１１２を含んでいる。

両室はシリコン油などの油で満たされており、仕切り１
１２には小さな通路１１６が設けられているため、両室
は連通している。室１１４ｂはばね１１８を含むが、そ
れは通常は中空スリーブ１０８を固定ビン１１０から離
す機能を果たしている。

［００３２］したがって、湿分応答弁のダイアフラム１
８が地面の乾燥状態の感知により開かれた時には水が入
口４から出口ポート室６、中空スリーブ１０８を通って
出口１２０から放出されることが判るであろう、つまり
中空スリーブが通常は固定ビン１１０から離れているか
らである。しかし、出口室６内の圧力は中空スリーブ１
０８を固定ビン１１０に向かって動かす作用を為すが、
この運動は室１１４ｂから通路１１６を経て室１１４ａ
に入る油の流れにより減衰される。前記の減衰作用によ
り決定される事前設定された時間間隔の経過後に中空ス
ノーブ１０８が固定ビン１１０と係合するが、それによ
り湿分応答弁がまだその開状態にあっても出口１２０か
らの流れは停止される。

［００３３］固定ピン１１０に対するスリーブ１０８の
運動による出口１２０からの流れの停止は、出口室６内
に圧力を生成させる。しかし、該室は換気口１２２を備
えているため、ダイアフラム１８が地面の十分な湿分の
感知により弁開口１４に対するその閉位置に移動するま
でこの圧力を軽減する。

［００３４１本発明は２つの好ましい実施態様に関して
説明されているが、多くの他の変更、修正および応用が
行なわれ得ることが理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にしたがって設計された湿分応答弁の一
態様を示す縦断面図であり、弁は閉状態にある。

【図２】図１のＩ　Ｉ−Ｉ　Ｉ線についての断面図であ
る。

【図３】図１の類似図であるが、弁は開状態にある。

【図４】図１−図３の湿分応答弁を含む弁装置と該弁の
出口端の減衰遅延機構とを示す縦断面図であり、該機構
は開状態にある。

【図５】図４の類似図であるが、出口弁は閉状態にある
。

【符号の説明】

２　　ハウジング ２ａ、　　２ｂ、　　２ｃ　　　ハウジング部制４　　
人口ポート ６　　出口ポート ８　　地面くい １０　湿分−膨張可能体 １４　弁開口 １６　通路 １８　ダイアフラム ２２　制御室 ２６　仕切り壁 ２８室 ３０．３４　通路 ３６　閉鎖部材 ３８　ベルクランク・レバー ４２　双安定スナップ動作装置 ４４　アクチュエータ・ビン ５２　第一リンク ５４　第二リンク ５６　ばね １００　　減衰遅延制御装置 １０２ａ、１０２ｂ　　ハウジング部材１０４　転勤形
ダイアフラム １０８　中空スリーブ １１０　　固定ピン １１６　通路 １２０　出口 １２２　換気口

【図４】

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】給水パイプに接続するための入口ポート、
   出口ポート、前記入口ポートを前記出口ポートに接続す
   る通路、この通路における弁開口、およびこの弁開口を
   開閉すべく作動可能な変位し得る弁部材を含むハウジン
   グを備え；このハウジングはさらに湿分透過性壁、この
   壁を通った湿分に応じて体積が膨張すべく前記壁と連通
   状態にある湿分−膨張可能体、前記壁を通った湿分に応
   じて弁を開閉すべく前記弁部材を作動させるための前記
   湿分−膨張可能体により制御されるアクチュエータ手段
   を含み；前記アクチュエータ手段はそこの圧力を受ける
   ように前記入口ポートに接続された制御室を含み；前記
   弁部材は、前記制御室および前記入口ポートに関して、
   入口ポートにおける圧力が前記弁部材の表面区域の部分
   に対してそれを開けようとする方向に作用するように配
   置され、しかるに前記制御室における圧力が前記入口ポ
   ートにおける圧力に等しい時には前記制御室の圧力が前
   記弁部材の表面区域の大部分に対してそれを閉じようと
   する反対方向に作用するように配置され；前記制御室を
   大気に通気させる換気手段を備え；および前記湿分−膨
   張可能体と前記弁部材との間に介装されて前記湿分−膨
   張可能体の体積に応じて前記弁部材を作動させる双安定
   スナップ動作装置を備え、前記湿分−膨張可能体の体積
   が低い時には、前記弁部材をその開状態へ作動させかつ
   その開状態に弁部材を安定的に維持すべく前記スナップ
   動作装置は前記換気手段を開き、前記湿分−膨張可能体
   の体積が高い時には、前記弁部材をその閉状態へ作動さ
   せかつその閉状態に弁部材を安定的に維持すべく前記ス
   ナップ動作装置は前記換気手段を閉じる湿分応答弁。
2. 【請求項２】前記双安定スナップ動作装置が、ハウジン
   グに一端がピボット取付けされた第一リンク、前記第一
   リンクの他端に一端が取付けられたばね、ばねの他端に
   一端が連結され、他端がハウジングにピボット取付けさ
   れた第二リンク、および前記湿分−膨張可能体と第二リ
   ンクの前記他端との間のカップリングからなり、湿分−
   膨張可能体の体積の増加に応じて前記第一リンクをスナ
   ップ動作により第一安定位置に移動させ、換気手段は前
   記弁部材をその閉位置へ移動させることにより閉じられ
   、また湿分−膨張可能体の体積の減少に応じて前記第二
   リンクをスナップ動作により前記換気手段を開く第二安
   定位置に移動させ、それにより前記弁部材をその開位置
   に移動させることを特徴とする請求項１の装置。
3. 【請求項３】前記第一リンクは中間脚により互いに連結
   された一対の平行脚を持つ把手であり、前記の平行脚の
   外端はハウジングにピボット取付けされており、さらに
   ばねの前記の一端は把手の前記中間脚に取付けされてい
   ることを特徴とする請求項２の弁。
4. 【請求項４】前記第二リンクはバネの前記の他端に一端
   が取付けられたレバーであり、またレバーの他端はハウ
   ジングにピボット取付けされていることを特徴とする請
   求項３の弁。
5. 【請求項５】前記カップリングは湿分−膨張可能体と第
   二レバーの前記他端との間に介装されたアクチュエータ
   ・ピンからなることを特徴とする請求項３の弁。
6. 【請求項６】前記制御室は小さな通路を介して前記の双
   安定スナップ動作装置が配置されている第二室に接続さ
   れ、また前記の換気手段は前記第二室の換気口と前記換
   気口を開閉するための前記第二室の閉鎖部材とを含むこ
   とを特徴とする請求項１の弁。
7. 【請求項７】前記弁部材が、一方の側に制御室の圧力に
   さらされる大きな表面を持ち、また反対側に出口圧力に
   さらされる大きな表面と、弁が閉じた時に入口圧力にさ
   らされる小さな表面とを持つことを特徴とする請求項１
   の弁。
8. 【請求項８】弁が閉じた時に入口圧力にさらされる前記
   の小さな表面がダイアフラムの周辺にあることを特徴と
   する請求項７の弁。
9. 【請求項９】前記の湿分透過壁を介して地面の湿分と連
   通する湿分−膨張可能体と共に地面に挿入される地面く
   いを含むことを特徴とする請求項１の弁。
10. 【請求項１０】前記出口ポートは減衰遅延装置により制
    御される出口弁を含み、湿分応答弁の前記弁部材がその
    開状態に作動される時に閉じ、湿分応答弁が事前設定さ
    れた時間の間その開状態にあった後に前記出口弁からの
    流れを停止することを特徴とする請求項１の湿分応答弁
    を含む弁装置。
11. 【請求項１１】前記ハウジングが湿分応答弁の前記出口
    ポートと連通する出口室を含み、前記出口弁が前記出口
    弁の出口側のハウジングに固定された固定ピンと一対の
    ダイアフラムの間に支持された中空スリーブとからなり
    、前記スリーブの一端は湿分応答弁の前記出口室と連通
    しており、他端は前記固定ピンと一直線ではあるが、通
    常はそれから離れており、前記の減衰遅延装置により制
    御されて湿分応答弁が事前設定された時間の間その開状
    態にあった後に前記固定ピンと係合することを特徴とす
    る請求項１０の弁装置。
12. 【請求項１２】前記の減衰遅延装置が、前記中空スリー
    ブを囲むハウジングの一部、ハウジングの前記部分と中
    空スリーブとの間の空間を２つの室に分ける仕切り、前
    記の両室を接続する小さな通路、前記の両室を満たす油
    、および前記の中空スリーブを前記固定ピンに対するそ
    の開状態に作動させる前記室のひとつにあるばねからな
    ることを特徴とする請求項１１の弁装置。