JPH06257196A - 給水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はタンクへの給水作業を自動的に行え
るよう構成された給水装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 給水装置１はスタートスイッチ１９がオンに
操作されると、電磁弁１５を開弁し、貯水タンク１１か
らの水を本管１２ａ，分岐管１２ｂ，ホース５９，弁機
構４を介して列車の上水タンク機構３に供給する。制御
回路２１はイメージセンサ１４からの検出信号により溢
水を確認し、上水タンク機構３内が満水になったと判断
して電磁弁１５を閉弁させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は給水装置に係り、特にタ
ンクへの給水作業を自動的に行えるよう構成された給水
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、洗面室が設けられた鉄道車両に
は、車両の下部に洗面室へ水を供給する上水タンク機構
が配設されている。この上水タンク機構のタンクに貯留
される水は、その日の運行が終了して車両が車庫に戻っ
たとき、車庫内の設けられた給水装置により補充され
る。

【０００３】この種の給水装置としては、大略、車両の
下部に設けられた上水タンク機構に接続され五道弁と呼
ばれる弁機構と、車庫の貯液タンクからの管路に配設さ
れた手動式の開閉弁とよりなる。作業員は車両が車庫に
到着すると、貯液タンクからの管路と車両下部に配設さ
れた弁機構の給水側管路との間をホースで接続する。そ
して、上記手動式の開閉弁を開弁操作して給水を開始す
る。よって、貯液タンクの水は、ポンプに圧送されて開
閉弁、ホース、弁機構を介して車両の上水タンク機構の
タンクに給水される。

【０００４】上記上水タンク機構が空気圧により加圧し
て水を供給する構成のため、弁機構は、給水された水圧
により内部の各弁が動作して上水タンク機構へ水を供給
するとともに、上水タンク機構のタンク内の空気を外部
に排気させる構成であり、上水タンク機構のタンク内が
満水になると上水タンク機構から溢れた溢水を外部に排
出させるようになっている。作業者は弁機構から溢水が
排出されたことを確認して上水タンク機構のタンクが満
水になったと判断し、それから手動式の開閉弁を閉弁操
作した後、ホースを外して給水作業が終了する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記従来の
給水装置では、作業者が上水タンク機構から溢れた溢水
を確認して開閉弁を閉弁操作する必要があるので、作業
者が傍について監視しなければならず、給水作業の合理
化が図れないばかりか、満水時に弁機構から排出された
溢水を確認してから開閉弁を閉じるまで時間がかかり、
その間溢水が排出されるため、水が無駄であるといった
課題がある。さらには、各車両に上水タンク機構が設け
られているので、すべての上水タンク機構を満水にする
のに多くの作業者を配置させることになり、１人の作業
者が複数の上水タンク機構を受け持つことができず、作
業者が足りない場合には給水作業時間が長くかかってし
まうことになる。

【０００６】又、上水タンク機構に液面検知器等の満水
検出センサを設けて自動的に開閉弁を閉じることも考え
られるが、その場合全ての車両の上水タンク機構にセン
サを設けなければならず、多くの費用と時間を要するこ
とになり、実現が難しい。

【０００７】そこで、本発明は上記課題を解決した給水
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、被給水タンク
機構に接続された管路と、該管路に配設され該被給水タ
ンク機構のタンクが満水になったとき該タンクより溢れ
た溢水を外部に排出させる弁機構と、該弁機構の上流側
の前記管路に配設された電磁弁と、前記タンクが満水に
なったとき前記弁機構より外部に排出される溢水を検出
するセンサと、前記センサによりタンク満水時の溢水が
検出されたとき、前記電磁弁を閉弁させる制御手段と、
よりなることを特徴とする。

【０００９】

【作用】センサがタンク満水時の溢水を検出することに
より、制御手段はタンク内が満水となったことを確認し
て電磁弁を閉弁させることができ、タンクが満水になっ
たことを自動的に検出して給水を停止させることが可能
になり、タンクへの給水作業の自動化が図れる。

【００１０】

【実施例】図１乃至図４に本発明になる給水装置の一実
施例を示す。

【００１１】各図中、給水装置１は例えば鉄道車両２
（２₁ ，２₂ ，…，２_n ）が収容される車庫（図示せ
ず）等に設置され、車両２が点検、整備のため車庫に戻
ったとき、各車両２₁ 〜２_n の下部に設けられた被給水
タンク機構としての上水タンク機構３（３₁ 〜３_n ）に
水を供給する。尚、図１においては説明しやすくするた
め、上水タンク機構３が拡大して車両２内に示してある
が、実際には各車両２₁ 〜２_n の床下に設けられてい
る。

【００１２】又、上水タンク機構３は、図示していない
がタンク内を空気圧により加圧して水を外部の給水機器
に供給する構成であり、後述するように車庫で給水され
る際にはタンク内の空気を逃がし満水により溢水を排出
する構成となっている。

【００１３】一般に鉄道車両２は８〜１６両編成であ
り、特に特急列車又は長距離列車の場合各車両２₁ 〜２
_n 毎に洗面所（図示せず）が設けられ、各洗面所には給
水栓等の給水器具（図示せず）が設けられている。

【００１４】この給水器具への給水システムは、各車両
２₁ 〜２_n の一端、即ち各車両連結部近傍に設置されて
おり、その床下部分に取付けられた上水タンク機構３
（３₁〜３_n ）のタンク内の水を給水器具に供給する仕
組みになっている。尚、各上水タンク機構３（３₁ 〜３
_n ）への給水作業は当該鉄道車両２が車庫に戻った都度
行なわれる。

【００１５】又、各車両２₁ 〜２_n の下部には、給水作
業時に給水動作するとともに満水時に溢水を外部に排出
する弁機構４と、弁機構４の上流側に接続された取水管
５と、弁機構４と上水タンク機構３とを接続するタンク
給水管６、タンク溢水管７と、弁機構４より下方に延在
する排水管８と、弁機構４に空気を供給する空気管９と
が配設されている。尚、空気管９には上水タンク機構３
のタンク内の水を加圧するための圧縮空気が供給されて
おり、圧縮空気の圧力は本実施例の場合、１kgf/cm²Gに
設定されている。

【００１６】給水装置１は複数の上水タンク機構３₁ 〜
３_n に対して同時に給水作業を実施できるように上水タ
ンク機構３₁ 〜３_n 数に対応した複数の給水ユニット１
０（１０₁ 〜１０_n ）を有する。つまり、各給水ユニッ
ト１０₁ 〜１０_n は夫々各車両２₁ 〜２_n の停車位置、
換言すると各上水タンク機構３₁ 〜３_n の停止位置に対
向するように所定間隔ごとに設置されている。

【００１７】又、各給水ユニット１０₁ 〜１０_n は水が
貯溜された貯水タンク１１と給水管路１２を介して並列
接続されている。給水管路１２は、貯水タンク１１に接
続され各車両２₁ 〜２_n と平行の配設された主配管１２
ａと、主配管１２ａより分岐して各給水ユニット１０₁
〜１０_n に接続された分岐配管（上流側管路）１２ｂ ₁
〜１２ｂ_n とよりなる。又、主配管１２ａには貯水タン
ク１１内の水を圧送するポンプ１３が配設されている。

【００１８】ここで、各給水ユニット１０₁ 〜１０_n は
夫々同一構成であるので、以下１番目の給水ユニット１
０₁ の構成について説明する。

【００１９】図１に示す如く、給水ユニット１０₁ は、
大略、上水タンク機構３のタンクが満水になったとき弁
機構４の排水管８より排出される溢水を検出するＣＣＤ
（電荷結合素子）を有するイメージセンサ（以下「セン
サ」と称する）１４と、分岐配管１２ｂに配設された電
磁弁１５と、上記センサ１４からの溢水検出信号が供給
されたとき電磁弁１５を閉弁させる制御盤１６とよりな
る。

【００２０】制御盤１６の前面には、給水開始時に操作
されるスタートスイッチ１７、給水を停止させるストッ
プスイッチ１８、給水中であることを表示する給水表示
ランプ１９、電源がオンであることを表示する電源表示
ランプ２０などが配設されている。

【００２１】又、制御盤１６の内部には、制御回路２１
が収納されている。この制御回路２１は、センサ１４の
検出信号の変化により溢水検出を判定するプログラムが
記憶された記憶部（図示せず）を有し、後述するように
上記センサ１４からの出力に基づいて給水時に上水タン
ク機構３が満水になったことを判断して電磁弁１５を閉
弁させる。従って、センサ１４により排水管８からの溢
水を常時監視して満水時になると制御回路２１により電
磁弁１５が自動的に閉弁するため、作業者は給水作業時
に弁機構４の傍で溢水を監視する必要が無い。即ち、作
業者は上記弁機構４に接続された取水管５と分岐配管１
２ｂ₁ との間を、図１に示すように両端にクイックカプ
ラ２２を有するホース２３を介して接続した後、制御盤
１６のスタートスイッチ１７をオンにして次の給水ユニ
ット１０の給水作業に移れる。よって、１人の作業者が
複数の給水ユニット１０を受け持つことができ、能率良
く給水作業を行える。

【００２２】しかも、上記センサ１４が車両２側ではな
く給水ユニット１０に設けられているので、車両２側の
構造を変更する必要がなく、各車両２に設けるよりもセ
ンサ数も少なくて済み設備費が安価に抑えられる。

【００２３】図３に示すように、上記センサ１４は半導
体表面に光信号を電荷信号に変換する感光画素を設けた
ＣＣＤ本体１４ａの前面に円筒レンズ（シリンドリカル
レンズ）１４ｂが取り付けられている。この円筒レンズ
１４ｂは広角レンズとして機能するため、図４に示すよ
うに横方向の画角αが約８０〜１００°となる。従っ
て、センサ１４はセンサ１４の前方だけでなく、横方向
に距離Ｌの範囲を監視することが可能となり、例えば車
両２の停車位置がずれてたり、あるいは上記弁機構４の
取り付け位置が車両２の種類によって異なる場合にも対
応することができる。よって、センサ１４は取り付け位
置の自由度が高く、車両２の種類に等によって取り付け
位置の制約を受けない。

【００２４】又、センサ１４には、感光画素を直線的に
配列させたリニアイメージセンサ（１次元イメージセン
サ）が使用されており、後述するように排水管８からの
溢水２４がないときは全ての感光画素の出力電圧が一様
となるが、溢水２５を検出したときはその感光画素の出
力電圧が他の感光画素よりも高くなる。従って、センサ
１４の取り付け位置は、例えば背景の光の強さが一様に
なるようにした方が検出精度が高くなる。

【００２５】本実施例では、レール２５が背景となるセ
ンサ１４の取り付け位置及び取り付け角度を設定してあ
る。尚、背景としてはレール２５に限らず、例えば地面
又はコンクリート等の床、壁等を利用しても良い。

【００２６】ここで、上記弁機構４の構成について説明
する。

【００２７】図５に示すように、弁機構４は上記取水管
５、タンク給水管６、タンク溢水管７、排水管８、空気
管９を保持するコ字状の管座２６により支持されてい
る。尚、図５においては、上水タンク機構３が弁機構４
の上方に位置しているが、あまり弁機構４の取付位置が
低いとはねあげられた小石などにより弁機構４が損傷し
てしまうため、実際には図１に示すように上水タンク機
構３の横に弁機構４が配設されている。

【００２８】弁機構４は、弁本体２７に取水管５が接続
される取水口２８と、タンク給水管６が接続される給水
口２９と、タンク溢水管７が接続される溢水流入口３０
と、排水管８が接続される排水口３１と、空気管９が接
続される空気口３２とを有する。

【００２９】図６に示すように、弁本体２７には、逆止
弁３３、吐出主弁３４、吐出補助弁３５、空気弁３６、
ドレン弁３７、安全弁３８の各弁と圧力差により変位す
るピストン３９が設けられている。

【００３０】逆止弁３３は、取水口２８を有する取水室
４０と給水口２９を有する給水室４１との間に設けられ
た弁座４２の開口４２ａを開閉する弁で、コイルバネ４
３の押圧力により第１の弁座４２に当接し、開口４２ａ
を閉じる。又、逆止弁３３は、給水開始により水圧を受
け、弁座４２より離間して開弁する。

【００３１】吐出主弁３４と吐出補助弁３５とは、同軸
的に設けられた二重構造となっており、吐出補助弁３５
が吐出主弁３４の軸方向に貫通する貫通孔３４ａを開閉
する。又、吐出主弁３４は、溢水流入口３０を有する溢
水室４４とドレン室４５とを画成する第２の弁座４６の
開口４６ａを開閉する。吐出補助弁３５の上端には小径
バネ４７及び大径バネ４８の下端が当接しており、吐出
補助弁３５は小径バネ４７と大径バネ４８との合力によ
り貫通孔３４ａを閉じる方向に押圧され、吐出主弁３４
は吐出補助弁３５を介して小径バネ４７と大径バネ４８
との合力により弁座４６の開口４６ａを閉じる方向に押
圧されている。

【００３２】空気弁３６は溢水室４４と空気口３２を有
する空気室４９とを画成する第３の弁座５０の開口５０
ａを開閉する。この空気弁３６は上水タンク機構３が満
水になったとき空気管９から圧縮空気を供給され、この
空気圧力により開弁動作する。

【００３３】又、空気弁３６は上記小径バネ４７及び大
径バネ４８の上端に当接しており、小径バネ４７と大径
バネ４８との合力により弁座５０に押圧されている。従
って、小径バネ４７及び大径バネ４８は吐出補助弁３５
と空気弁３６との間に介在し両弁を夫々反対方向に押圧
している。

【００３４】ドレン弁３７は、弁本体２７の底部に設け
られたドレン口５１を開閉する弁で、給水時ドレン口５
１に連通する第４の弁座５２を閉弁し、給水完了後にコ
イルバネ５３の押圧力により開弁して取水室４０内の水
を排水する。なお、ドレン口５１はドレン管５４を介し
て排水管８に接続されている。

【００３５】安全弁３８は、溢水室４４とドレン室４５
と連通する流路５５に設けられた第５の弁座５６の開口
５６ａを開閉する弁で、コイルバネ５７の押圧力により
弁座５６に押圧され通常開口５６ａを閉じている。安全
弁３８は、溢水室４４内の圧力が所定圧以上( 本実施例
では３kgf/cm²Gに設定 )、つまりコイルバネ５７の押圧
力以上の力で上方に押圧されたとき弁座５６より離間し
て開口５６ａを開にする。

【００３６】次に、上記構成になる弁機構４の動作とと
もに制御回路２１が実行する処理につき説明する。

【００３７】図１，図２に示すように、車両２が車庫に
到着すると、作業員は各車両２₁ 〜２_n の下部に設けら
れた上水タンク機構３（３₁ 〜３_n ）への給水作業を行
う。即ち、作業員は一端が各給水ユニット１０₁ 〜１０
_n の分岐配管１２ｂ₁ 〜１２ｂ_n に接続されたホース２
３を各車両２₁ 〜２_n の下部に引き延ばし、ホース２３
の先端に設けられたクイックカプラ２２を取水管５に接
続する。

【００３８】各車両２₁ 〜２_n の取水管５がホース２３
を介して分岐配管１２ｂ₁ 〜１２ｂ _n に接続されると、
作業者は制御盤１６のスタートスイッチ１７をオンに操
作する。

【００３９】制御回路２１は、図７に示すステップＳ１
（以下、「ステップ」を省略する）でスタートスイッチ
１７がオンになったかどうかをチェックする。Ｓ１にお
いて、スタートスイッチ１７がオンになると、Ｓ２に進
み操作盤１６の給水表示ランプ１９を点灯させる。続い
て、電磁弁１５に電源を供給し、電磁弁１５を開弁させ
る（Ｓ３）。

【００４０】電磁弁１５が開弁すると、ポンプ１３に圧
送された貯水タンク１１からの水が分岐配管１２ｂ₁ 、
ホース２３、取水管５を介して弁機構４の取水室４０に
流入する。これにより、取水室４０内の圧力が上昇し、
図８に示すように、ピストン３９が上動してピストン３
９の突部３９ａが吐出補助弁３５に当接し、これを押し
上げる。従って、吐出補助弁３５は吐出主弁３４より離
間して貫通孔３４ａを開弁する。これと同時にドレン弁
３７が閉弁動作して弁座５２に着座する。

【００４１】上記のように上水タンク機構３への給水が
開始されるとともに、上水タンク機構３のタンク内の空
気がタンク溢水管７から溢水室４４に流出し、さらに上
記吐出主弁３４の貫通孔３４ａを通過してドレン室４５
より排水管８へ排出される。上記吐出補助弁３５の開弁
動作で溢水室４４の圧力が低下すると、図９に示すよう
にピストン３９は吐出主弁３４を上方に押圧し、吐出主
弁３４を弁座４６から離間させる。このようにして吐出
補助弁３５、吐出主弁３４が段階的に開弁すると、上水
タンク機構３のタンク内の圧力が低下して逆止弁３３が
弁座４２より離座する。よって、逆止弁３３の開弁動作
とともに取水室４０内の水が給水室４１に流入し、さら
にタンク給水管６を通過して上水タンク機構３のタンク
に給水される。

【００４２】給水開始とともに、上記センサ１４が排水
管８の排水口８ａから溢水２４が排出されたかどうかを
監視する（Ｓ４）。上記のような給水動作により上水タ
ンク機構３のタンクが満水になると、上水タンク機構３
のタンク内の水がオーバフローして溢水管７より弁機構
４の溢水室４４に流入する。吐出主弁３４、吐出補助弁
３５は前述したように開弁しているので、溢水室４４に
流入した水はドレン室４５より排水管８へ排出される。

【００４３】つまり、上水タンク機構３のタンクが満水
になり、弁機構４の溢水管７に溢水が流入すると、排水
管８の排水口８ａから溢水２４が排出されるためセンサ
１４の出力が図１０に示す非検出時から図１１に示す検
出時の波形に変化する。そのため、センサ１４が溢水２
４を検出すると、Ｓ５に進み電磁弁１５への電源供給を
停止して電磁弁１５を閉弁させる。そして、Ｓ６で、給
水表示ランプ１９を消灯させて給水処理が終了する。

【００４４】電磁弁１５が閉弁すると、弁機構４への給
水が停止し、弁機構４の取水室４０内の圧力が低下す
る。これにより、逆止弁３３がコイルバネ４３の押圧力
により閉弁動作して弁座４２に当接し、同時にピストン
３９が降下する。ピストン３９の降下により吐出主弁３
４、吐出補助弁３５は図６に示す閉弁位置に戻る。

【００４５】このとき、上水タンク機構３のタンク内は
大気圧のままとなっているので、空気弁３６は空気管９
から供給された圧縮空気に押圧されて開弁し、圧縮空気
が溢水室４４、溢水管７を介して上水タンク機構３のタ
ンク内に供給され、上水タンク機構３のタンク内は１kg
f/cm²Gに加圧される。上水タンク機構３のタンク内及び
溢水室４４内が１kgf/cm²Gになると、空気弁３６は小径
バネ４７と大径バネ４８とのバネ力により閉弁する。

【００４６】作業者は、給水表示ランプ１９の消灯によ
り上水タンク機構３への給水が完了したことを確認して
ホース２３のクイックカプラ２２を車両２の取水管５か
ら外し、これで一連の給水作業が終了する。

【００４７】このように、上水タンク機構３のタンクが
満水になると、自動的に電磁弁１５が閉弁して給水が止
まるため、作業者は満水時の溢水を監視するといった面
倒な作業が不要になり、一の上水タンク機構３への給水
が開始されれば別の上水タンク機構３への給水作業を並
行して行えるので少ない人員で列車全体の上水タンク機
構３への給水を能率良く行える。

【００４８】尚、上記実施例では、鉄道車両の上水タン
ク機構に給水する場合を一例として挙げたが、これに限
らず、他のタンク（例えば、船舶のタンク、タンクロー
リ車、ボイラのタンクなど）に給水するのにも適用でき
るのは勿論である。

【００４９】又、上記実施例では、イメージセンサを用
いて説明したが、これに限らず、例えば光センサ等の非
接触式センサを使用しても良い。

【００５０】

【発明の効果】上述の如く、本発明になる給水装置は、
センサがタンク満水時の溢水を検出することにより、タ
ンク内が満水となったことを確認して電磁弁を閉弁させ
ることができ、タンクが満水になったことを自動的に検
出して電磁弁を閉弁させて給水を停止させることが可能
になり、タンクへの給水作業の自動化を図ることができ
る等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる給水装置の一実施例の構成図であ
る。

【図２】給水装置の全体構成図である。

【図３】イメージセンサの斜視図である。

【図４】イメージセンサの検出範囲を示す平面図であ
る。

【図５】弁機構及び上水タンク機構の構成図である。

【図６】弁機構の内部を拡大して示す縦断面図である。

【図７】制御回路が実行する処理のフローチャートであ
る。

【図８】弁機構の給水開始時の動作を示す縦断面図であ
る。

【図９】弁機構の給水開始後の動作を示す縦断面図であ
る。

【図１０】イメージセンサの非検出時の出力を示すグラ
フである。

【図１１】イメージセンサの溢水検出時の出力を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１ 給水装置 ２（２₁ ，２₂ ，…，２_n ） 鉄道車両 ３（３₁ 〜３_n ） 上水タンク機構 ４ 弁機構 ５ 取水管 ６ タンク給水管 ７ タンク溢水管 ８ 排水管 ９ 空気管 １０（１０₁ 〜１０_n ） 給水ユニット １１ 貯水タンク １２ 給水管路 １４ イメージセンサ １５ 電磁弁 １６ 制御盤 ２１ 制御回路 ２７ 弁本体 ２８ 取水口 ２９ 給水口 ３０ 溢水流入口 ３１ 排水口 ３３ 逆止弁 ３４ 吐出主弁 ３６ 空気弁 ３８ 安全弁 ３９ ピストン ４４ 溢水室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被給水タンク機構に接続された管路と、 該管路に配設され該被給水タンク機構のタンクが満水に
   なったとき該タンクより溢れた溢水を外部に排出させる
   弁機構と、 該弁機構の上流側の前記管路に配設された電磁弁と、 前記タンクが満水になったとき前記弁機構より外部に排
   出される溢水を検出するセンサと、 前記センサによりタンク満水時の溢水が検出されたと
   き、前記電磁弁を閉弁させる制御手段と、 よりなることを特徴とする給水装置。